V čele týmu z Chemické fakulty Jagellonské univerzity byl profesor Marcin Molenda. Ten spolu se svou skupinou našel způsob, jak efektivně skladovat energie a baterie, včetně těch pro elektromobily.

Celá krakovská skupina pracovala na vývoji metody výroby nových typů akumulace energie, zároveň testovala řadu parametrů při zátěžích a provozu. Souběžně s tím také hledala možnosti využití a znovuzískání surovin k jejich opětovnému využití.

Jak uvedl profesor Molenda, ekologičtější zásobníky energie je možné vyrábět ve velkém měřítku. Díky tomu pak nebude nutné být odkázán na dodavatele vzácných, drahých a ekologicky škodlivých surovin, které se v současné době k výrobě baterií používají.

CAG a LKMNO

Jednou z nově vyvinutých technologií jsou škrobové anody (CAG). Ty umožňují výrobu anodových materiálů na bázi uhlíkového gelu, který se získává ze škrobu, tedy ze zcela obnovitelného zdroje. „Vyvinutý karbogel je vhodný pro výrobu zelených lithium-iontových článků se sníženou uhlíkovou stopou. Obrovskou výhodou je volný přístup k surovinám a naprostá nezávislost na zahraničních dodavatelích grafitu. Má srovnatelnou hustotu energie ve srovnání s bateriemi s přírodním grafitem. Navíc má tu výhodu, že umožňuje vyšší výkon,“ uvedl Molenda.

Krakovský tým pracoval taky s nízkoniklovými katodami (LKMNO). Jedná se o patentovanou technologii, která ve srovnání s aktuálně vyráběnými bateriemi umožňuje výrobu vysokonapěťových katod bez kobaltu, s výrazně nižším množstvím niklu i lithia. „Náklady na výrobu LKMNO katody jsou dvakrát nižší než náklady na výrobu nejmodernějších NMC katod, které obsahují nikl, mangan a kobalt. Další výhodou našeho řešení je, že lithium použité v baterii je plně účinné. V moderních lithium-iontových bateriích funguje lithium, které je poměrně drahé, na zhruba 50 procent kapacity. Tohle je čistý odpad. V modelu LKMNO je využito na 100 procent,“ dodal profesor Molenda.

Molenda se svým týmem pracoval také na technologii vlastní tvorby – CCL (Carbon Conductive Layer), díky které je možné vytvářet baterie nové generace. Uhlíkový materiál přidávaný do baterií má zajistit správnou elektrickou vodivost, dosud používané technologie však neumožňují přesné rozložení částic uhlíku mezi zrna aktivních materiálů. V důsledku toho se do baterií přidává značné množství uhlíku.

Poptávka výrazně vzroste

„Čím více uhlíku je, tím menší mají schopnost koncentrovat energii. Vzhledem k tomu, že baterie během provozu podléhá kolísání teploty, zvyšuje se riziko nevratného samovznícení baterie při nerovnoměrném rozložení částic uhlíkového materiálu. CCL povlak toto riziko eliminuje. Taková baterie, i když dojde ke zkratu, se bude vybíjet mnohem pomaleji a nedojde k samovznícení,“ upřesnil.

Odhaduje se, že v příštích sedmi letech několikanásobně vzroste celosvětová poptávka po elektřině z různých typů akumulátorů, baterií a zásobníků. K expanzi trhu s bateriemi přispívají mimo jiné klimatické předpisy, elektromobily a fotovoltaické instalace. „Je potřeba vyrábět baterie v souladu s předpisy a právními směrnicemi, které vyžadují použití metod vedoucích k ochraně životního prostředí. Také je omezená dostupnost surovin – drahých a vzácných kovů a grafitu. Jedná se o prvky, které se vyskytují na málo místech na světě a s ohledem na globální potřeby v relativně malých množstvích,“ uzavřel Molenda.7

autor: Petr Sobol