Corporațiile și universitățile se grăbesc să dezvolte noi procese de producție pentru a reduce costurile și impactul asupra mediului ale construirii bateriilor la nivel mondial.
Se lucrează pentru a dezvolta noi abordări pentru construirea atât a catozilor, cât și a anozilor – componentele bateriilor încărcate negativ și pozitiv – și chiar pentru utilizarea diferiților ioni în vederea simplificării procesului de încărcare, scrie Arstechnica.
Proces de fabricare mai curat pentru baterii
Compania Sylvatex din California a dezvoltat un proces eficient și fără apă pentru fabricarea materialului activ catodic (CAM).
„Această inovație reduce costul total al CAM cu 25%, utilizând în același timp cu 80% mai puțină energie, eliminând consumul de apă și deșeurile de sulfat de sodiu”, a declarat Virginia Klausmeier, CEO și fondator Sylvatex.
Scopul Sylvatex este de a avea un impact asupra amprentei de carbon din procesul de fabricare a bateriilor, potrivit lui Klausmeier.
Potrivit lui Alex Kosyakov, co-fondator și CEO al companiei de componente de baterii Natrion, procesul obișnuit de fabricare a catozilor și bateriilor litiu-ion conține mulți pași.
Producătorii încep prin a lua minereuri cu concentrații inițiale scăzute de metale extrase, cum ar fi cobaltul, manganul, aluminiul și nichelul. Le descompun în bucăți foarte mici, în cuve imense, care conțin lame rotative sau bile de ceramică.
Companiile tratează minereurile cu o soluție de acid sulfuric care conține cantități mari de apă. Sărurile sulfat sunt extrase după această etapă. Tratamentul are ca rezultat eliberarea dioxidului de sulf în atmosferă, care provoacă ploi acide și creează probleme de siguranță la locul de muncă.
Apoi, se amestecă sărurile de sulfat cu săruri de litiu, se combină și se macină în pulberi. Se încălzesc pulberile în cuptoare masive, la temperaturi ridicate, pentru a îndepărta impuritățile, și apoi sunt încălzite din nou pentru a fuziona litiul cu metalul și oxigenul.
Pentru a produce catozii, de obicei se macină din nou pulberile. Apoi se face o suspensie combinând pulberea rezultată cu solvenți și lianți.
„Noi am dezvoltat un proces pe care îl numim procesul de „next-gen”, care este fără apă”, a spus Klausmeier.
„Folosește o versatilitate sau flexibilitate a materiilor prime, fără moleculele de sulfat, astfel încât să nu aveți niciun fel de deșeuri, astfel încât să puteți utiliza o gamă mai largă de intrări care pot proveni din materiale reciclate sau materiale extrase și rafinate mai puțin”, a precizat ea.
Îndepărtarea sulfului din acest proces reduce riscurile de fabricație ale producerii CAM.
Dezvoltarea bateriilor cu ioni de sodiu
După succesul în furnizarea bateriilor litiu-ion pe piața vehiculelor electrice, Northvolt a lucrat, în secret, la o tehnologie a bateriilor cu ioni de sodiu, a declarat Andreas Haas, senior manager al programului de ioni de sodiu al companiei. „
După doi ani, am ajuns la punctul în care tehnologia noastră cu ioni de sodiu este cea mai performantă de pe piață. Ne uităm la 160 de wați-oră pe kilogram, la fel ca la bateriile existente, cu fosfat de fier”, a precizat Haas.
Bateriile cu ioni de sodiu sunt proiectate pentru aplicații de stocare a energiei, a spus Haas. Au durabilitate, siguranță și beneficii ale costurilor. „Pentru stocarea staționară a energiei există un apetit tot mai mare pentru alternative reduse ca energie, dar și mai puțin costisitoare.” Adică sunt mai puțin costisitoare decât fosfatul de litiu-fier (LFP), o variantă a bateriilor litiu-ion.
Pentru bateriile cu ioni de sodiu, Northvolt folosește albul prusac ca și catod, a spus Haas. Este un pigment pe bază de fier care a fost sintetizat pentru prima dată de un pictor, în 1704.
Materiale alternative
Pe lângă dezvoltarea comercială, tehnologiile cu ioni de sodiu sunt studiate de lumea academică. Pentru a continua cercetarea ionilor de sodiu, Universitatea din California, Los Angeles, a anunțat că va deschide un nou centru în acest an, numit STORE.
Acest nou centru încearcă să vină cu structuri cristaline, anozi și catozi care pot introduce și scoate sodiu în mod reversibil, de mai multe ori și rapid, astfel încât să aibă performanțe mai asemănătoare cu bateriile litiu-ion. Introducerea ionilor de fluor în bateriile litiu-ion ca purtători de încărcare a fost o realizare de succes.
