Razvoj trajnostnih akumulatorjev prihodnosti
Ljubljana, 25. marec 2020 - Obsežna evropska raziskovalna pobuda BATTERY 2030+, katere član je tudi Kemijski inštitut, je objavila dolgoročni delovni načrt raziskav, ki opisuje dejanja in ukrepe, potrebne za razvoj trajnostnih akumulatorjev za Evropsko industrijo.
Prehod na podnebno nevtralno družbo zahteva temeljite spremembe v načinu pridobivanja in uporabe energije. Akumulatorji so ključnega pomena za dosego tega cilja, če jih je seveda mogoče izdelati tako, da so trajnostni, varni in cenovno dostopni vključno z izjemno visoko zmogljivostjo.
Načrt za raziskave v okviru pobude BATTERY 2030+ je bil razvit v skupnem evropskem posvetovalnem postopku in določa tri glavne raziskovalne smeri, ki temeljijo na kemijsko nevtralnem pristopu, in ki bodo pospešile razvoj nove generacije akumulatorjev.
''Pri pobudi BATTERY 2030+ ne gre za razvoj natančno določene zvrsti akumulatorjev, temveč za izkoriščanje moči digitalnih tehnologij, kot je umetna inteligenca, za preoblikovanje postopka odkrivanja in razvoja prihodnjih pametnih in med seboj povezanih akumulatorskih celic. S pobudo BATTERY 2030+ oblikovanje in razvoj akumulatorjev vstopata v digitalno dobo, "pravi Kristina Edström, direktorica BATTERY 2030+ in profesorica anorganske kemije na Univerzi v Uppsali.
Razvoj prebojnih tehnologij bo zahteval ogromno večdisciplinarnih in medsektorskih raziskovalnih prizadevanj in pristopov. Evropa lahko prevzame vodilno vlogo zaradi uspešnih raziskovalnih in inovacijskih skupnosti.
"Za razvoj akumulatorjev prihodnosti v Evropi moramo združiti moči in poiskati usklajen, skupen pristop, ki združuje industrijo, raziskovalce, oblikovalce politik in javnost za skupno vizijo, ki je bila zajeta v dokumentu Battery Manifesto, objavljenem pred letom dni", pravi Simon Perraud, namestnik direktorja BATTERY 2030+, zaposlen pri CEA-Liten.
Tri glavne raziskovalne teme, opredeljene v dolgoročnem načrtu, so:
- Pospešeno odkrivanje vmesnikov in materialov
- Vključevanje pametnih funkcionalnosti
- Proizvodnja in recikliranje kot presečna področja raziskav
Tema I: Pospešeno odkrivanje vmesnikov in materialov
Pobuda BATTERY 2030+ bo zgradila platformo za pospešeno odkrivanje materialov (MAP), ki bo pospešila raziskave na področju materialov. To bodo dosegli z združevanjem številnih pristopov, od sinteze in karakterizacije s pomočjo robotske tehnologije, do računsko intenzivnih pristopov, avtomatske analize podatkov, rudarjenja podatkov in umetne inteligence.
Na podlagi platforme za pospešeno odkrivanje materialov bo BATTERY 2030+ razvil fazni genom (BIG), ki bo postavil novo osnovo za razumevanje procesov, ki vplivajo na delovanje materialov prisotnih v akumulatorski celici. Razumevanje mehanizmov in modifikacija faznih površin, ki določajo varnost in življenjsko dobo, je ključno za razvoj akumulatorjev prihodnosti.
Tema II: Integracija pametnih funkcionalnosti
Tudi najboljši akumulatorji so podvrženi degradaciji. Zunanji dejavniki kot so ekstremne temperature, mehanski stres, prekomerna moč med delovanjem ali preprosto staranje, škodljivo vplivajo na delovanje akumulatorja. Zato moramo najti nove načine, kako preprečiti, da bodo akumulatorji imeli predvidljivo in dolgotrajno delovanje.
Senzorika: V akumulatorju prihodnosti bomo sledili kemijskim in elektrokemijskim reakcijam neposredno v vsaki posamezni celici. Pojavili se bodo novi koncepti senzorjev, ki lahko odkrijejo zgodnje faze odpovedi akumulatorja in neželene stranske reakcije, ki vodijo do njegovega zgodnjega staranja.
Samoobnovitev: Pametni funkcionalni materiali v akumulatorski celici bodo omogočali odpravljanje nastale škode, ki bi v nasprotnem primeru privedli do izgube kapacitete, moči, in tako bomo dobili varnejše, zanesljivejše in trajnejše akumulatorje. To bo postala njihova pomembna lastnost v prihodnosti.
Tema III: Medsektorska področja
Proizvodnja in recikliranje akumulatorjev sta ključni medsektorski področji, ki se bosta razvijali vzporedno s temama I in II. Nova znanja in ideje o izdelavi in recikliranju akumulatorjev in njihovih komponent bodo od začetka vključeni v postopek odkrivanja in razvoja materialov.
O POBUDI BATTERY2030+
BATTERY2030+ je obsežna vseevropska raziskovalna pobuda, ki bo Evropi omogočila, da prevzame vodilno vlogo pri razvoju bazičnih in aplikativnih znanosti ter tehnologijah povezanih z razvojem trajnostnih akumulatorjev z izjemno visokimi zmogljivostmi in pametnimi funkcionalnostmi.
Pobuda je del Evropske zveze za baterije (EBA), ki jo je Maroš Šefčovič, podpredsednik Evropske komisije, oblikoval in zagnal leta 2017. Združuje najpomembnejše zainteresirane strani na področju raziskav in inženiringa, da bi delovale v smeri konkretnih ukrepov, ki podpirajo izvajanje Evropskega akcijskega načrta za akumulatorske tehnologije, ter na ta način prispevale k Evropskemu zelenemu dogovoru, trajnostnim ciljem Organizacije združenih narodov, in načrtu SET.
Pobuda BATTERY2030+ se je začela marca 2019, trenutno pa jo podpira usklajevalna in podporna akcija Obzorje 2020 (CSA). Temelji na multidisciplinarnem in medsektorskem pristopu s podporo industrije in akademskega sveta. Osrednjo skupino sestavlja 17 partnerjev, vodilnih na svojih področjih, iz devetih evropskih držav. Pobudo koordinira Kristina Edström, profesorica anorganske kemije z univerze v Uppsali, Kemijski inštitut pa je eden izmed ključnih partnerjev.
VLOGA KEMIJSKEGA INŠTITUTA PRI POBUDI BATTERY2030+
Kemijski inštitut, natančneje laboratorij Moderni baterijski sistemi, ki ga vodi prof. dr. Robert Dominko, je od samega začetka aktiven član konzorcija, ki sooblikuje in izvaja aktivnosti v okviru pobude.
Kemijski inštitut je aktivno sodeloval tudi pri pripravi dolgoročnega delovnega načrta pobude BATTERY2030+, ki smo vam ga predstavili zgoraj v dokumentu. Prispevek Kemijskega inštituta se pri tem nanaša predvsem na področje vgradnje senzorjev in uporabe samoobnovitvenih funkcij v akumulatorjih.
S tem prof. dr. Robert Dominko, ki je član uredniškega odbora za pripravo dolgoročnega delovnega načrta pobude BATTERY2030+, pa tudi Kemijski inštitut kot celota, le še utrjuje vodilno vlogo na področju razvoja modernih akumulatorskih sistemov.
Še več informacij najdete na naslednjih povezavah:
Spletna stran pobude Battery2030+ battery2030.eu
Dolgoročni delovni načrt pobude Battery2030+ https://battery2030.eu/digitalAssets/861/c_861008-l_1-k_roadmap-23march.pdf
Novica o pobudi Battery2030+ www.ki.si/novice/single-prikaz/novice/novica/nova-raziskovalna-pobuda-bo-poganjala-evropsko-baterijsko-revolucijo/
Partnerji konzorcija BATTERY2030+