Количество электричества, генерируемого из возобновляемых источников энергии, сильно колеблется, поэтому электрическая энергия должна храниться временно, пока она не понадобится. Мощные аккумуляторные системы также необходимы для современных технологий, таких как электромобильность: например, электросеть не предназначена для станций быстрой зарядки мощностью 350 кВт. Кроме того, сеть электропитания недоступна везде, где есть смысл использовать станции быстрой зарядки.
Литий-ионные аккумуляторы подходят для таких применений только в ограниченной степени: их циклическая стабильность недостаточна - если бы вы заряжали и разряжали их два-три раза в день, они сломались бы через два-три года. С другой стороны, батареи Redox flow отличаются друг от друга: они обеспечивают отличную стабильность цикла, а также невоспламеняемы, пригодны для вторичной переработки, и их емкость и производительность можно легко регулировать. Поэтому они особенно подходят для применений, в которых аккумулятор пользуется повышенным спросом. Однако до сих пор они просто были слишком дорогими.
Батареи Redox в той же ценовой категории, что и литий-ионные батареи
Исследователи из Фраунгоферовского института экологических, безопасных и энергетических технологий «Умсхит» теперь смогли значительно снизить стоимость батарей. Чтобы понять, как исследователи оптимизировали батареи с окислительно-восстановительным потоком, сначала необходимо взглянуть на структуру этих батарей: они состоят из батарей - ячеек, которые преобразуют электроэнергию, которая будет храниться в химическую энергию, и электролитической жидкости, которая хранит эту химическую энергию. Стеки несут основную ответственность за высокую стоимость батарей. Инновационные батареи с окислительно-восстановительным потоком производятся и продаются компанией Fraunhofer Spin-Off Volterion.
«Мы смогли уменьшить вес стеков до десяти процентов и, таким образом, значительно снизить их стоимость», - объясняет доктор. Торстен Зайп, бывший ученый в Fraunhofer Umsicht, а ныне управляющий директор Volterion. «Хотя обычные батареи часто имеют толщину от восьми до десяти миллиметров на отдельную ячейку, мы можем справиться с толщиной батареи от двух до трех миллиметров». Благодаря такой экономии материала новые редокс-батареи имеют тот же ценовой диапазон, что и литий-ионные батареи., но длиться более чем в два раза дольше. Это означает, что они будут выгодны для многочисленных приложений впервые.
Разработка материалов позволяет лучше батареи
Главной достопримечательностью была материальная разработка. Штабеля обычно состоят из графитопластической смеси. Однако из-за обработки материалы теряют свои полимерные свойства. Другими словами, длинные полимерные цепи разрушаются, материал теряет свою гибкость, а также часть своей стабильности. Кроме того, он не может быть сварен, но должен быть снабжен уплотнительными кольцами и привинчен.
«Мы адаптировали материал и производственный процесс, чтобы сохранить свойства полимера. Это означает: материал остается стабильным и гибким, поэтому может быть сконструирован намного тоньше, а штабели могут быть сварены вместе. Быстро носить уплотнительные кольца не нужно », - объясняет Зайпп. Это не только удешевляет стеки, но и значительно повышает их надежность.
аккумулятор
Как найти правильную технологию батареи
Приложения для батарей окислительно-восстановительного потока
Новые окислительно-восстановительные батареи используются, среди прочего, на очистных сооружениях. Электричество производится там из метана, и в будущем фотоэлектрические системы также будут способствовать выработке энергии. Здесь батарея на 100 кВт должна компенсировать два колебания: генерирование энергии и потребление энергии. Таким образом, очистные сооружения должны покрывать все свои энергетические потребности в будущем.
Батарея окислительно-восстановительного потока также часто стоит для МРТ сканеров в клиниках. «Каждое устройство MRI имеет выходную мощность 200 кВт - если три или четыре устройства должны работать одновременно, линия быстро перегружается. Однако прокладка новой линии электропередачи обходится очень дорого: 80 000 евро за километр. Батарея окислительно-восстановительного потока является здесь хорошей альтернативой », - говорит Зайп Поскольку устройства MRI работают несколько минут за раз, потребляют много электроэнергии в течение этого времени, а затем снова выключаются до следующего обследования. Поэтому аккумулятор ежедневно проходит множество циклов зарядки и разрядки. «Наши аккумуляторы предназначены для этого, а также для других применений, которые требуют много энергии в краткосрочной перспективе, которую сеть не может надежно доставить», - резюмирует Зайпп.
Исследователи из Fraunhofer Umsicht в настоящее время работают вместе со своими коллегами в Volterion, чтобы еще больше снизить стоимость батарей. Они также хотят масштабировать размеры приложений: в настоящее время батареи рассчитаны на 100–300 кВт, в будущем их также следует использовать в мегаваттном диапазоне.
Литий-ионные аккумуляторы
Исследователи выясняют, что может повредить батареи
Подсказка к книге
Основанная на современном уровне техники, книга специалистов в области аккумуляторных батарей содержит базовые знания о технологиях аккумуляторов и предлагает обзор разработки, изготовления и использования аккумуляторов. Книга также дает представление о потенциальных и будущих тенденциях развития.