Proizvodnja in shranjevanje energije sta ena izmed ključnih procesov moderne dobe. Prehod v ogljično nevtralno gospodarstvo je v veliki meri povezan z baterijskimi tehnologijami, ki jih je tudi Evropska unija (EU) identificirala kot eno izmed ključnih tehnologij. Trenutno na trgu baterij prevladujejo litij-ionske baterije. Vendar pa običajne litij-ionske baterije s tekočinskimi elektroliti dosegajo svoje meje zmogljivosti z ozirom na energijsko gostoto in se ob tem soočajo tudi z varnostnimi težavami. Tem izzivom se je možno izogniti z novimi generacijami baterij, kot so baterije s trdninskim elektrolitom. Baterije s trdninskim elektrolitom, ki imajo visoko energijsko gostoto in so proizvedene v EU, zato omogočajo vzpostavitev novih evropskih verig vrednosti, ki lahko ključno doprinesejo k doseganju ciljev Zelenega dogovora.
Avtor: Igor Mele
Kot odgovor na zastavljene izzive bo projekt ADVAGEN (ang. Development of ADVAnced next GENeration Solid-State batteries for Electromobility Applications), financiran s strani Evropskega programa za razvoj in inovacije Obzorje Evropa, razvil novo tehnologijo baterijskih celic z litijevo kovinsko elektrodo in varnim, zanesljivim in visoko-zmogljivim hibridnim trdninskim elektrolitom na oksidno-sulfidni osnovi. Inovativni hibridni trdninski elektrolit bo integriran z novo litijevo kovinsko anodo in katodo z visoko vsebnostjo niklja c ciljem demonstracije vrhunske energijske gostote in vzdržljivosti baterijske celice, kar bo omogočilo krepitve vodilne vloge EU na področju tehnološkega razvoja in proizvodnje baterij v skladu z načrtom ERTRACove strategije elektrifikacije in akcijskega načrta SET-Plan.
Konzorcij projekta ADVAGEN sestavlja 14 multidisciplinarnih partnerjev iz devetih držav z bogatimi izkušnjami na področju razvoja baterijskih tehnologij in njihove proizvodnje, od avtomobilske industrije (Toyota Motor Europe), proizvajalcev industrijskih materialov (Ceramic Powder Technology, Avesta Battery & Energy Engineering, Schott), proizvajalcev baterij (Avesta Battery & Energy Engineering) do centrov za raziskave in razvoj (Ikerlan, CEA-Commissariat a L’energie Atomique Et Aux Energies Alternative, IREC-Catalunya, Technische Universitaet Braunschweig, CIC energiGUNE, Politecnico di Torino, INEGI, FEV Europe, Univerza v Ljubljani) in specializiranih svetovanih podjetij (Euroquality, Techconcepts), ki skupno tvorijo celotno verigo znanja in vrednosti.
Ekipa raziskovalcev Univerze v Ljubljani, Laboratorija za motorje z notranjim zgorevanjem in elektromobilnost (LICeM), pod vodstvom prof. dr. Tomaža Katrašnika, bo v tem štiriletnem projektu vodila Delovni paket 6 – Večskalno modeliranje, ki je namenjen razvoju in optimizaciji vseh sestavnih materialov končne celice s trdninskim elektrolitom. Osredotočili se bodo na inovativne modele oksidno-sulfidnega hibridnega elektrolita in na njegove interakcije s trdninsko katodo, na osnovi materiala NMC bogatega z nikljem, ter na tanko kovinsko anodo, nanešeno na bakrene tokovne nosilce. Raziskovalci Univerze v Ljubljani se bodo v okviru delovnega paketa osredotočili na inovativne pristope mezoskopskega modeliranja za analize pojavov na vmesnih plasteh in v katodnem materialu, na modeliranje elementarne elektrokemijske celice in razvoj fizikalno in kemijsko konsistentnega modela nadomestnega vezja.
Avtorja: Igor Mele, Tomaž Katrašnik
Vodilna vloga na področju večskalnega modeliranja potrjuje kompetence LICeM-a na tem področju, medtem ko projekt ADVAGEN sinergijsko dopolnjuje razvoj napredni modelirnih orodij, ki jih LICeM razvija tudi v drugih projektih Obzorje Evropa: PULSELiON (ang. PUlsed Laser depoSition tEchnology for soLid State battery manufacturIng supported by digitalization) in NEXTCELL (ang. Towards the next generation of high performance li-ion battery cells), in tudi v projektih, ki jih financira avstrijska raziskovalna agencija: MoSiLIB (ang. Modeling and development of silicon-tin sulfide composite anodes for generation 3b MoSiLIB lithium-ion batteries), in v projektu Javne agencije za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije (ARRS): Napredni večskalni model NMC katodnih materialov za izboljšane sisteme za shranjevanje energije naslednje generacije.