Baterije bodo v prihodnosti še bolj pomembne

V Preglovem raziskovalnem centru ima posebno mesto merilnica, ki je del Laboratorija za moderne baterijske sisteme in deluje v okviru Odseka za kemijo materialov. Laik bi si zadevo zapomnil po velikem številu pisanih kablov, strokovnjaki pa vedo, da se tam ukvarjajo z razumevanjem delovanja sekundarnih baterij oziroma akumulatorjev.

V omenjenem laboratoriju raziskujejo različne akumulatorske oziroma baterijske sisteme. Ukvarjajo se z litij-ionskimi akumulatorji, ki so širši javnosti znani predvsem, ker so sestavni del električnih avtomobilov, telefonov in računalnikov. Delajo pa tudi z drugimi, novejšimi elektrokemijskimi sistemi, kot so litij-žveplovi ali magnezijevi akumulatorji, pa aluminijevi, kalcijevi in celo organski akumulatorski sistemi.

Od avtomobilov do satelitov

»Le malokdo ve, da za sestavo baterijske celice potrebujemo zelo malo. Ko sestavljaš baterijsko celico, zložiš eno elektrodo, nanjo separator, dodaš elektrolit, naslednjo elektrodo … in to zapakiraš v nek zunanji ovoj, ki preprečuje stik zraka, vode in ostalih stvari, na katere so baterije občutljive. Tako imaš dejansko pripravljeno baterijsko celico, ki jo lahko testiraš oziroma uporabiš,« pojasnjuje dr. Sara Drvarič Talian, raziskovalka na Odseku za kemijo materialov.

Vsi novejši perspektivni akumulatorski sistemi imajo različna področja aplikacij. Od tega, da bi se jih lahko uporabljalo v novih električnih avtomobilih, ki bi imeli daljši doseg, do uporabe na satelitih.

Senzorji, ki sporočajo o stanju akumulatorja

Na Kemijskem inštitutu pa se ne ukvarjajo le z razvojem novih elektrokemijskih materialov, ampak tudi z vprašanji, kot je: zakaj določeni akumulatorji ne delajo po zmogljivostih, ki bi jim jih v teoriji pripisali. V ta namen razvijajo različne metode, ki bi jim omogočile vpogled v notranjost akumulatorske celice in ugotoviti, kaj točno se v njej dogaja in zakaj ne deluje tako, kot bi lahko.

Eno izmed prihodnjih področij razvoja akumulatorjev so tudi senzorji, ki bi jih vgradili v akumulatorske celice in bi sproti sporočali o stanju akumulatorja. »To je precej podobno temu, ko se recimo ne počutite dobro in greste k zdravniku, on naredi serijo preiskav in ugotovi, kaj je z vami narobe ter vam da zdravilo, ki izboljša vaše počutje,« slikovito opiše Drvarič Talianova.

Iniciativa Battery 2030+ za napredek baterijske industrije

V okviru omenjenih raziskav so na Kemijskem inštitutu tesno povezani z različnimi raziskovalnimi skupinami, ki se drugod po svetu ukvarjajo s podobnimi tematikami. Tako so vključeni tudi v iniciativo Battery 2030+. Ta si prizadeva za evropski napredek na področju baterijske industrije, ki naj bi v naslednjem desetletju obsegala več kot 250 milijard evrov prihodkov na leto.

Raziskovalci dobro vedo, da 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.

• pospešeno odkrivanje izboljšanih materialov in razumevanje delovanja medfaznih površin,
• vključevanje pametnih funkcionalnosti,
• proizvodnja in recikliranje kot presečna področja raziskav.

»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.

»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«, pa pravi Simon Perraud, namestnik direktorja BATTERY 2030+, zaposlen pri CEA-Liten.