Za litijum-jonskim (Li-lon) baterijama vlada prava tehnološka glad. Međutim, njihova masovna primena ograničena je resursima litijuma, kao i problemima koji se tiču troškova i bezbednosti baterije zbog prisustva litijuma, kobalta i opasnog organskog elektrolita. Naučni istraživači širom sveta pokušavaju da pronađu bolje rešenje koje bi bilo zasnovano na održivijim tehnologijama skladištenja energije.
Jedan domaći tim pridružio se tim naporima. Istraživači iz naučno-istraživačkih institucija kao što su Fakultet za fizičku hemiju, Institut tehničkih nauka Srpske akademije nauka i umetnosti i Institut nuklearnih nauka Vinča, pokušavaju da razvojem inovativnih elektrodnih i elektrolitnih materijala smanji kako cenu Li-Ion baterije, tako i njenu težinu i zapreminu, a poveća energiju. Oni žele da naprave multivalentne-jonske baterije, za čiji razvoj je neophodno dobiti materijale koji će moći da skladište veliku količinu multivalentnih jona tokom višestrukog procesa punjenja i pražnjenja.
Materijali bi trebalo da imaju visoke specifične kapacitete koji bi omogućili baterijama da skladište veliku količinu energije. Naziv projekata je HiSuperBat, a finansira ga Fond za nauku Republike Srbije kroz Program za izvrsne projekte mladih istraživača (PROMIS), a naša sagovornica je Milica Vujković, rukovodilac pomenutog projekta.
EP: Svedoci smo naglog porasta interesovanja javnosti za električna vozila. Kakvo je vaše mišljenje o elektromobilnosti i koliko smo mi na Balkanu blizu ili daleko od elektrifikacije saobraćaja?
Milica Vujković: Razvoj elektromobilnosti je od velikog značaja zbog smanjenja emisije štetnih gasova i naše zavisnosti od fosilnih goriva. Zbog velikih ulaganja u ovompolju, broj proizvedenih električnih automobila poslednjih godina eksponencijalno raste i skoro je izvesno da će taj trend obuhvatiti i balkanske zemlje. Nadmetanje proizvođača u cilju što veće kilometraže koju vozila mogu da pređu između dva punjenja baterije je zapravo takmičenje u inovacijama koje razvijaju istraživački sektori datih kompanija. Generalno, istraživanja su usmerena ka tome da se razvojem inovativnih elektrodnih i/ili elektrolitnih materijala smanji cena Li-Ion baterije, njena težina i zapremina, a uveća energija. Međutim, moramo biti svesni i činjenice da masovna proizvodnja električnih automobila nosi sa sobom probleme deficitarnosti litijuma, čije se rezerve konstantno smanjuju.
U fokusu:
EP: Koji je odnos cene i bezbednosti kada je reč o automobilskim baterijama? Kako pronaći put do novih jeftinih materijala visoke bezbednosti?
Milica Vujković: Problemi vezani za cenu i bezbednost baterije ograničavaju masovnu proizvodnju elektromobila. Ograničenja zapravo potiču od samih materijala od kojih su baterije sastavljene, odnosno od prisustva litijuma i kobalta u katodnom materijalu (svaka baterija sastoji se od anodnog, katodnog materijala i elektrolita) i organskog elektrolita koji je zapaljiv i toksičan. Stoga je neophodan materijala koji ne bi sadržali litijum i kobalt, dok bi bezbedni elektroliti zamenili one opasne. HiSuperBat će odgovoriti na ove izazove, tako što će razviti nove i isplative elektrodne materijale visokog kapaciteta, za njihovu primenu u multivalentnim jonskim baterijama (Ca, Mg ili Al-jonskim) i superkondenzatorima.
EP: Na koje izazove će još odgovoriti HiSuperBat projekat?
Milica Vujković: Krajnji cilj projekta je razvoj novog, isplativog i održivog hibridnog modela za skladištenje energije, primenjujući koncept hibridizacije baterijske i superkondenzatorske komponente u jedan uređaj, odnosno ćeliju. Konstruisani model u obliku novčića bi bio baziran na multivalentim katjonima (Ca, Mg ili Al) koji su veoma zastupljeni na Zemlji i vodenom elektrolitu koji bi poboljšao bezbednost, redukovao cenu i pojednostavio proizvodnju samog sistema za skladištenje. Razvijena baterijska ćelija ne bi sadržala skupi i oskudni litijum, zapaljivi i toksični organski elektrolit, a isporučila bi specifičnu energiju veću od odgovarajuće litijum-jonske ćelije i komercijalnih vodenih baterija (olovnog akumulatora, nikal-kadmijumskih i nikal-metal hidridnih baterija…).
EP: Da li postoje još neke prednosti multivalentne-jonske baterije u odnosu na litijum-jonske?
Milica Vujković: Visoka cena, ograničeni resursi litijuma i bezbednost Li-Ion baterija predstavljaju faktore koji su pokrenuli istraživače širom sveta, pa i u Srbiji, ka razvoju alternativnih rešenja za skladištenje energije. Multivalentne-jonske baterije bi mogle biti odlično rešenje. Dvovalentni Mg i Ca joni ili trovalentni Al joni mogu da prenesu više elektrona u toku punjenja/pražnjenja baterije u odnosu na monovalentni Li-Ion, što daje mogućnost multivalentnim baterijama da imaju veći kapacitet od Li-Ion baterija. Sa druge strane, interakcija elektrolitnih jona i elektrodnog materijala tokom punjenja/pražnjenja baterije je izraženija u slučaju multivalentnog naelektrisanja (Mg2+, Ca2+ ili Al3+), što može da prouzrokuje kolaps strukture i samim tim pad kapaciteta baterije. To su i prepreke koje ćemo pokušati da savladamo u okviru projekta HiSuperBat.
Intervju vodila: Jovana Canić
Intervju u celini možete da pročitate u Magazinu Energetskog portala KRUŽNA EKONOMIJA mart 2021. – maj 2021.
