Для удовлетворения спроса на энергию ключевым моментом является создание новых химических составов аккумуляторов.

По прогнозам, к 2031 году аккумуляторная индустрия утроится до 135 миллиардов долларов, но ее недавний рост был поразительным. Шесть лет назад в Европе было очень мало запланированной емкости аккумуляторов. Тем не менее, признавая жизненно важную роль батарей в борьбе с изменением климата, в настоящее время в разработке находится по меньшей мере 45 различных проектов по созданию аккумуляторов, поскольку ученые стремятся создать новые, более чистые химические батареи.

Европейский аккумуляторный альянс (EBA), возглавляемый EIT InnoEnergy, помог продвинуться в этом направлении. Объединяя заинтересованные стороны из всей цепочки создания стоимости производства аккумуляторов, EBA работает над решением проблемы аккумуляторов в Европе со всех сторон – от разработки дорожной карты и финансирования до добычи полезных ископаемых и повышения квалификации.

Теперь проблема заключается не столько в мощности, сколько в химии. Двадцать лет назад химики, занимающиеся аккумуляторами, взвесили плюсы и минусы нескольких основных химических составов аккумуляторов и в конечном итоге решили использовать литий, что привело к его превосходной плотности энергии. Это решение до недавнего времени хорошо служило миру.

Первоначально разработанный для небольшой электроники, такой как камеры, никто не мог предсказать столь значительный рост спроса из-за электромобилей. Этот всплеск спроса создает проблему в обеспечении этичными источниками достаточных количеств лития, кобальта и никеля. МЭА предполагает, что мир может столкнуться с потенциальной нехваткой лития уже в 2025 году.

Хотя современные натриевые технологии по-прежнему отстают от лития с точки зрения плотности энергии, натрий является распространенным материалом, что делает его идеальным для стационарного хранения.

В результате натрий-ионные аккумуляторы могут стать привлекательной альтернативой для электромобилей начального уровня, которые будут иметь такое же время зарядки, но будут иметь немного меньший запас хода за более низкую цену.

«Решение для аккумуляторов AB», объединяющее литиевые и натриевые элементы в одном аккумуляторном блоке, также может стать привлекательным вариантом для использования лучшего из двух технологий. Соблазненный огромным потенциалом натриевых аккумуляторов, промышленный гигант CATL уже начал мелкосерийное производство, ожидая массовых объемов в этом году. И многие более мелкие новаторы следуют этому примеру.

О готовности цепочки поставок к резкому росту спроса свидетельствует, например, компания Altris из Уппсалы, которая разработала катодный материал с высокой плотностью энергии, который она называет Fennac и который производит из натрия, железа, углерода и азота.

Технология была разработана для подключения к любой стандартной производственной линии по производству литий-ионных аккумуляторов. Он настолько инновационный, что привлек внимание ведущего мирового разработчика аккумуляторов Northvolt, который принял участие в раунде финансирования Altris Series A. Привлеченные 9,6 млн евро будут использованы для открытия завода по производству электроэнергии в масштабах ГВтч позднее в этом году.

Кремний в качестве анодного материала также находится на подъеме. Кремниевые решения уникальны, поскольку они могут хранить огромное количество литий-ионных аккумуляторов на высоких скоростях, обеспечивая скорость зарядки менее 15 минут на расстоянии более 500 миль.

Тем не менее, отрасль сталкивается с рядом проблем при переходе от смеси кремний-графит с <10%, которая у нас есть сегодня, к потенциальной химии со 100% кремнием, от которой мы могли бы получить выгоду в будущем.

Эти задачи включают в себя создание стабильного химического состава, который позволит кремнию естественным образом расширяться и сжиматься при зарядке и разрядке, а также сделает его масштабируемым по конкурентоспособной цене. Промышленность реализует несколько стратегий, некоторые из которых будут идти по пути постепенного увеличения содержания кремния, в то время как другие настаивают на внедрении полных кремниевых анодов уже в 2027 году.

Разработка полного кремниевого решения — это задача, над решением которой нью-йоркский новатор в области аккумуляторов GDI провел большую часть последнего десятилетия.

Черпая вдохновение из фотоэлектрических панелей, компания GDI использует плазменное химическое осаждение из паровой фазы для создания уникальной конструкции 100% кремниевого анода. В лабораторных испытаниях было доказано, что этот химический состав обеспечивает увеличение плотности энергии усовершенствованных литий-ионных аккумуляторов на 30 % на 30 %, а также безопасную и надежную быструю зарядку с 10 до 75 % за 15 минут более 500 раз с сохранением состояния 80 %. здоровье.