Neseniai tyrimų komanda pasiekė didelę pažangą kietojo kūno ličio metalo baterijų srityje, sėkmingai įveikusi ilgalaikę technologijos kliūtį, kuri daugelį metų ribojo pramonę. Šis proveržis leidžia dvigubai pagerinti tiek baterijų energijos tankį, tiek saugos charakteristikas.

Dėl šios naujos pažangos 100 kilogramų baterijos nuvažiuojamas atstumas padidėjo nuo 500 kilometrų iki daugiau nei 1,000 kilometrų, o tai žymi didelį Kinijos šuolį kietojo kūno baterijų technologijos srityje.

Tai ne tik svarbus proveržis kuriant naujas energiją vartojančias transporto priemones, bet ir sisteminio energijos kaupimo pramonės atnaujinimo signalas.

I. Nuo skystos iki kietos būsenos: transformacinis šuolis energijos kaupimo technologijose

Tradicinėse ličio baterijose naudojami skysti elektrolitai. Nors gamybos procesas yra brandus, jam būdinga rizika, įskaitant degumą, didelį šiluminio išbėgimo potencialą ir ribotą energijos tankį. Sparčiai plintant atsinaujinantiems energijos šaltiniams, tokiems kaip fotovoltinė ir vėjo energija, padidėjo energijos kaupimo sistemų reikalavimai:

Ilgesnis gyvavimo ciklas;

Didesnis energijos tankis;

Padidintas prisitaikymas prie aplinkos ir saugumas.

Kietojo kūno baterijos pašalina tokius saugos pavojus kaip nuotėkis, degimas ir brinkimas, pakeisdamos skystus elektrolitus kietojo kūno atitikmenimis. Laikomos „naujos kartos energetikos sistemų branduoliu“, jos žada pradėti erą, kurioje energijos kaupimas pasieks ir saugumą, ir didelį energijos tankį.

Tačiau kietojo kūno baterijos jau seniai susiduria su medžiagų suderinamumo ir sąsajos stabilumo iššūkiais.

Kietieji elektrolitai primena „keramikines plokšteles“, o metaliniai ličio anodai – „plastiliną“ – jiems sunku tvirtai sujungti, todėl ličio jonų laidumo efektyvumas yra mažas, o tarnavimo laikas – greitas. Tai jau seniai yra „paskutinė mylia“, trukdanti industrializacijai.

II. Trys pagrindiniai proveržiai, padedantys įveikti kietojo kūno baterijų technologijų industrializacijos kliūtis

Šiais metais Kinijos mokslininkai pasiekė proveržio trijose svarbiose technologijose, padėdami tvirtą pagrindą masinei kietojo kūno baterijų gamybai:

Jodo jonų „specialiųjų klijų“ technologija

Šią technologiją sukūrė Kinijos mokslų akademijos Fizikos instituto komanda. Baterijos veikimo metu elektrodas aktyviai teka elektrodo ir elektrolito sąsajos link, automatiškai užpildydamas mikroskopines tuštumas, kad būtų užtikrintas tvirtesnis medžiagos sujungimas. Tai išsprendžia ilgalaikę „prasto sąsajos kontakto“ problemą ir užtikrina sklandesnį ličio jonų kelią.

Polimerinių pastolių „lanksti transformacija“

Kinijos mokslų akademijos Metalų tyrimų instituto komanda panaudojo polimerinius karkasus, kad suteiktų kietojo kūno elektrolitams lankstumo, panašiai kaip „patobulinta lipni plėvelė“. Tai leidžia atlikti daugiau nei 20 000 lenkimo ciklų be pažeidimų. Tuo pačiu metu akumuliatoriaus talpa padidėjo maždaug 86 %, pasiekus didelį energijos tankį ir mechaninį atsparumą.

Fluoruoto polieterio „fluoru sustiprinta“ technologija

Tsinghua universiteto komanda pristatė fluorintas polieterio medžiagas, suteikiančias elektrolitui išskirtinį atsparumą aukštam slėgiui ir pradūrimui.

Net ir po adatos dūrimo bei 120 °C aukštos temperatūros bandymo esant pilnai įkrautai baterija išliko saugi ir neturėjo sprogimo pavojaus, iš tiesų pasiekdama „dvigubą saugumą ir patvarumą“.

Šie technologiniai proveržiai rodo, kad kietojo kūno baterijos nebėra toli nuo didelio masto taikymo.

III. Naujas energijos kaupimo pramonės lūžio taškas: didesnis tankis, ilgesni gyvavimo ciklai

Energijos kaupimo sektoriuje kietojo kūno technologija reiškia daugiau nei vien našumo gerinimą; ji įveda iš esmės naują sistemų projektavimo logiką:

Didesnis energijos tankis → Mažesnio tūrio kaupimo sistemos, sumažinančios vietos ir transportavimo išlaidas;

Ilgesnis gyvavimo ciklas → Retesnis akumuliatorių priežiūros dažnumas, mažesnės LCOE (išlygintos energijos sąnaudos);

Padidinti saugos įvertinimai → Prisitaikymas prie ekstremalių temperatūrų, didelio aukščio ir uždarų erdvių;

Padidintos įtampos platformos → Integracija su skysčio aušinimo technologijomis, siekiant sukurti efektyvius, išmanius, modulinius energijos kaupimo įrenginius.

Numatoma, kad, kietojo kūno technologijoms subrendus, komercinės ir pramoninės energijos kaupimo, integruotų fotovoltinių akumuliatorių įkrovimo sistemų ir duomenų centrų atsarginio maitinimo programų srityse išvysime naują inovacijų bangą.

IV. Highjoule(HJ Group): Energijos kaupimo pažangos skatinimas pasitelkiant technologines inovacijas

Būdama pirmaujančia šalies energijos kaupimo sistemų sprendimų tiekėja, Highjoule(HJ Group) nuolat pirmauja technologinių pokyčių srityje.

Nuo skysto aušinimo sistemų optimizavimo iki išmanaus energijos valdymo ir novatoriškų didelio tankio saugojimo spintų konstrukcijų, Highjoule(„HJ Group“) nuolat tobulina savo energijos kaupimo produktų saugumą, išmanumą ir moduliškumą.

Jos pagrindinis produktas –418 kWh skysčiu aušinama energijos kaupimo spinta— garsėja dideliu integravimu, išmaniuoju šilumos valdymu ir visapusiškomis saugos priemonėmis. Jis siūlo lankstų diegimą pramonės ir prekybos parkuose, fotovoltinių akumuliatorių įkrovimo stotyse ir didelio masto infrastruktūros projektuose.

Remdamasis šiuo pamatu, Highjoule(HJ Group) aktyviai plėtoja kietojo kūno energijos kaupimo sistemų mokslinius tyrimus ir plėtrą, tyrinėja kietojo kūno akumuliatorių technologijos pritaikymą:

Pramoninės ir komercinės autonominės energijos kaupimo elektrinės;

Autonominės salų mikrotinklų sistemos;

Atsarginis elektros energijos tiekimas telekomunikacijų ir duomenų centrams;

Gyvenamųjų namų ir bendruomenių lygmens energijos valdymo sistemos.

Integruojant kietojo kūno akumuliatorių technologiją, Highjoule(HJ Group) siekia kurti naujos kartos energijos kaupimo sprendimus, pasižyminčius didesniu energijos tankiu, ilgesne tarnavimo trukme, didesniu saugumu ir patikimumu.

V. Bendras žaliosios ateities kūrimas: nuo mokslinių tyrimų proveržių iki energetikos revoliucijos

Kietojo kūno baterijų pažanga yra esminis žingsnis naujosios energetikos pramonės perėjime nuo kiekybinės prie kokybinės transformacijos.

Nuo tyrimų iki taikymo, nuo laboratorijų iki gamyklų – Kinija kuria dinamiškiausią pasaulyje energijos kaupimo ekosistemą.

Highjoule(„HJ Group“) ir toliau laikysis savo mokslinių tyrimų ir plėtros filosofijos „saugumas, intelektas, efektyvumas“. Remdamasi dviem pagrindiniais technologiniais keliais – aušinimu skysčiu ir kietojo kūno technologija – ji bendradarbiaus su pramonės grandinės partneriais, kad kartu skatintų energijos kaupimo technologijų komercializavimą ir taip prisidėtų prie pasaulinių tvarios švarios energijos plėtros tikslų.