Новите редокс батерии за първи път стават печеливши
Поради краткия си живот литиево-йонните батерии са само частично подходящи за временно съхраняване на електричество - изследователите на Fraunhofer за първи път разработиха нови редокс батерии, които са печеливши.
Количеството електричество, генерирано от възобновяеми енергии, варира значително, поради което електрическата енергия трябва временно да се съхранява, докато не е необходима. Високопроизводителните батерийни системи се изискват и за съвременни технологии като електромобилност: Например, електрическата мрежа не е проектирана за станции за бързо зареждане с 350 kW. В допълнение, електрическата мрежа не се предлага навсякъде, където станциите за бързо зареждане биха имали смисъл.
Литиево-йонните батерии са подходящи само за такива приложения в ограничена степен: тяхната устойчивост на цикъла не е достатъчна - ако се зареждат и разреждат два или три пъти на ден, те ще се счупят след две до три години. Redox батериите от друга страна са различни: Те предлагат висока стабилност на цикъла и освен това са незапалими, рециклируеми и техният капацитет и производителност могат лесно да бъдат адаптирани. Следователно те са особено подходящи за приложения, при които батерията се използва интензивно. Досега обаче те просто бяха твърде скъпи.
Redox поточни батерии в същия ценови диапазон като литиево-йонните батерии
Изследователите от Института по околна среда, безопасност и енергийни технологии „Umsicht“ от Фраунхофер вече са успели значително да намалят разходите за батериите. За да разберем как изследователите оптимизират редокс поточните батерии, първо е необходимо да разгледаме структурата на тези батерии. Те се състоят от купчини - купчини клетки, които преобразуват електричеството, което трябва да се съхранява в химическа енергия, и електролитна течност, която съхранява тази химическа енергия. Стековете са отговорни основно за високите разходи на батериите. Иновативните редокс поточни батерии се произвеждат и предлагат на пазара от отделящия се Volterion на Fraunhofer.
„Успяхме да намалим теглото на купчините до десет процента и по този начин значително да намалим разходите им“, обяснява д-р. Торстен Сейп, бивш учен във Fraunhofer Umsicht, а сега управляващ директор във Volterion. „Докато конвенционалните купчини често трябва да са с дебелина от осем до десет милиметра на отделна клетка, ние се справяме с дебелина на стека от два до три милиметра.“ Поради това спестяване на материали, новите редокс батерии са в същия ценови диапазон като литиево-йонните батерии, но продължават повече от два пъти по-дълго. Това означава: За първи път ще бъдете печеливши за множество приложения.
Развитието на материала позволява по-добри батерии
Основната атракция беше материалното развитие. Стековете обикновено се състоят от графитово-пластмасова смес. В резултат на обработката обаче материалите губят полимерните си свойства. С други думи: дългите полимерни вериги се разрушават, материалът губи своята гъвкавост и част от своята стабилност. Освен това той не може да бъде заварен, но трябва да бъде снабден с уплътнителни пръстени и завинтен.
„Адаптирахме материала и производствения процес, така че да се запазят свойствата на полимера. Това означава: Материалът остава стабилен и гъвкав, така че може да бъде значително по-тънък и стековете да бъдат заварени заедно. Уплътнителните пръстени, които се износват бързо, са ненужни “, обяснява Сейп. Това не само прави стековете по-рентабилни, но и значително по-здрави.
Приложения за редокс батерии
Новите редокс батерии се използват, наред с другото, в пречиствателна станция. Електричеството се произвежда там от метан и в бъдеще фотоволтаичните системи също ще допринесат за производството на енергия. Батерията от 100 kW трябва да компенсира два вида колебания: това на производството на енергия и това на потреблението на енергия. По този начин пречиствателната станция трябва да покрива всички свои енергийни нужди в бъдеще.
Редокс батерията също често си струва за MRI скенери в болници. „Всяка MRI машина има мощност от 200 kW - ако три или четири машини трябва да работят едновременно, линията бързо се претоварва. Полагането на нов електропровод обаче е изключително скъпо - 80 000 евро на километър. Редокс батерията е добра алтернатива тук ”, казва Сейп. MRT машините работят за няколко минути всеки път, използват много електричество през това време и след това се изключват отново до следващия преглед. Батерията преминава през множество цикли на зареждане и разреждане всеки ден. „Нашите батерии са създадени за това - точно както са за други приложения, които изискват много краткосрочна енергия, която мрежата не може надеждно да достави“, обобщава Seipp.
Понастоящем изследователите от Fraunhofer Umsicht работят заедно с колегите си от Volterion за допълнително намаляване на разходите за батериите. Те също така искат да мащабират размерите на приложенията: в момента батериите са проектирани за мощност от 100 до 300 kW, в бъдеще те също трябва да бъдат използваеми в мегаватния диапазон.
Статията се появи за първи път на портала на нашата сестра марка електротехника.
Как изглежда идеалната батерия? Преглед на текущото развитие
Пробив в изследванията на батериите
Изследователите разработват най-ефективната в света литиево-сярна батерия