Naukowcy z Politechniki Warszawskiej (PW) rozpoczęli nowy projekt badawczy, który koncentruje się na ocenie efektywności energetycznej istniejących budynków w praktyce. Zamiast budować nowy obiekt specjalnie na potrzeby badania, zespół postanowił użyć istniejącej infrastruktury jako modelowej budowli. Ich celem jest zbadanie potencjału samowystarczalności energetycznej tego budynku, który codziennie obsługuje setki studentów i wykładowców. Koncentrują się na siedzibie Wydziału Inżynierii Materiałowej PW, aby zgłębić, jak można poprawić efektywność energetyczną istniejących struktur.
Przez cztery lata zespół projektu ASTRABAT, w tym eksperci z Wydziału Chemicznego PW, skupiał się na opracowaniu nowej generacji baterii, której celem było połączenie lepszej wydajności, większej przyjazności dla środowiska oraz uniezależnienie od importu spoza Europy. Kluczowym elementem tego projektu było doskonalenie materiałów używanych do budowy baterii, zwłaszcza trzech głównych komponentów: katod, anod oraz elektrolitu.
Projekt ASTRABAT dążył do stworzenia baterii ze stałym elektrolitem, wykorzystując materiały dostępne w Europie, co umożliwiłoby produkcję na masową skalę w regionie. Istniała potrzeba związana nie tylko z bezpieczeństwem użytkowania baterii, ale także z bezpieczeństwem strategicznym. Bateria ze stałym elektrolitem jest bardziej bezpieczna, ponieważ eliminuje ryzyko wycieku lub zapalenia się płynów, co czyni ją atrakcyjną dla różnych sektorów, takich jak motoryzacja (np. pojazdy elektryczne), elektronika czy energetyka odnawialna. Lokalna produkcja z surowców dostępnych w Europie eliminuje zależność od zewnętrznych łańcuchów dostaw, co redukuje wpływ czynników politycznych i ekonomicznych na proces produkcyjny.
W ramach projektu ASTRABAT opracowano nową baterię, która cechuje się większą stabilnością termiczną oraz zapewnia większe bezpieczeństwo. Zamiast tradycyjnego płynnego elektrolitu, zastosowano innowacyjne elektrolity polimerowe oraz wytrzymały wypełniacz ceramiczny. Nowa bateria została zaprojektowana z myślą o recyklingu materiałów, dlatego też projekt skupiał się na badaniach nad ekologiczniejszymi komponentami, procesami produkcyjnymi oraz zmniejszeniem zużycia pierwiastków, takich jak kobalt. Starano się zapewnić skalowalność procesów syntezy materiałów.
Co należało do zadań naukowców z Politechniki Warszawskiej?
Naukowcy z Politechniki Warszawskiej zrewolucjonizowali przemysł baterii poprzez stworzenie innowacyjnych soli litowych oraz plastyfikatorów z cieczy jonowych, a następnie skalowanie ich produkcji. Zespół PW przeprowadził pionierskie badania nad stałym elektrolitem (kluczowym składnikiem), który odróżnia te baterie od istniejących rozwiązań. Badali również składniki anolitu i katolitu, niezbędne w ogniwach z elektrolitem stałym, zawierających anodę i katodę.
– Sole i plastyfikatory do elektrolitów są unikalnymi rozwiązaniami opracowanymi i opatentowanymi oryginalnie w Politechnice Warszawskiej – podkreśla dr hab. inż. Leszek Niedzicki, prof. uczelni, kierownik zespołu z PW.
– Sole bezfluorowe opracowane w ramach projektu są pierwszymi takimi na świecie, które spełniają wymogi przemysłu bateryjnego – dodał.
Kiedy powstanie nowa bateria?
Termin wprowadzenia masowej produkcji nowej europejskiej baterii został ustalony na rok 2030, pomimo pojawienia się pierwszego prototypu już w 2022 roku. Jednakże istnieją pewne kwestie techniczne, takie jak problemy z interfejsem i stabilnością mechaniczną, które wymagają dalszego dopracowania przed rozpoczęciem produkcji na większą skalę. Projekt ASTRABAT, w ramach którego powstały kluczowe opracowania i rozwiązania, zakończył się, a teraz planowane są prace wdrożeniowe. Te obejmują m.in. dopracowanie produkcji komponentów oraz przygotowanie do licencjonowania rozwiązań dla przemysłu lub utworzenie spółek joint-venture pomiędzy partnerami projektu. Badania dotyczące oddziaływania na środowisko wykazały, że nowe rozwiązania są zbliżone do obecnej produkcji ogniw Li-ion, ale istnieje potencjał na zmniejszenie negatywnych skutków dla środowiska i zwiększenie odzysku surowców. Te działania są kluczowym elementem adaptacji projektu przed wprowadzeniem go na skalę masową.
Politechnika Warszawska / Mateusz Gibała
Gibała: Czy grawitacyjne magazyny energii to przyszłość energetyki?
