Vysokokapacitní Li akumulátor s 3D elektrodami

V rámci společné firmy HE3DA s.r.o. vyvýjíme, na základě využítím nanomateriálů, zcela nový konstrukční typ lithiového akumulátoru. Konstrukce této nové generace lithiováých baterií je založena, na rozdíl od těch souřasných, na 3D (silnovstvé) architektuře elektrod.

            

               

 

 

Nový konstrukční typ Li akumulátoru, který jsme vyvinuli, umožňuje výrobu baterií s následujícími parametry:

Použité materiály a jejich kombinace vytvářejí následující nominální napětí článku:

1,5V, 2,8V, 3,2V, 4V a 4,5V podle použitých aktivních materiálů.

Hustota energie

  • katoda až 2000 kWh/m3,
  • anoda 200 až 3000kWh/m3
  • hmotnostní parametry jsou dány potřebným množstvím a kapacitou materiálu, 3D moduly jsou pouze mírně lehčí oproti 2D článkům

Cyklovatelnost a životnost baterie

  • předmětem dalšího vývoje-zatím bylo provedeno maximálně 200 cyklů
  • celý blok lze typicky nabít a vybít v časech pod 24 hodin a dále cyklovat
  • nejběžněji je nabití z více než 30% dokončeno v časech okolo 2 hodin
  • vybití je díky potenciálovému spádu mnohem rychlejší – typicky 30% / 15 minut
  • očekávaná životnost při zvládnutí technických problémů konkrétních typů baterií je nad 5000 cyklů

Typická a nejrychlejší doba pro nabití / vybití

  • typické nabití v superbezpečné oblasti pod bodem rozkladu elektrolytu - 8 hodin
  • typické vybití do 1 hodiny

Investiční náklady (na kWh a na kW)

  • přesné určení je předmětem dalšího vývoje – odborný odhad je až 1/5 existujících 2D investičních nákladů

Celkové náklady na jeden cyklus

  • účinnost cyklu přes 90%, typicky 70%
  • předmětem dalšího vývoje – odborný odhad je pod 0,5 USD za 1 Wh skladovacího prostoru pro energii při životnosti 1000 cyklů
  • tolerance k nabití / vybití na více než stoprocentní hodnotu
  • z měření v menším měřítku se přebíjení zdá být dobře zvládnutelné (žádné Li baterie nelze bez rizika nabíjet galvanostaticky, nýbrž se musí nabíjet při konstantním potenciálu, kdy u 3D modulu klesnou postupně proudy k nule)

Rozsah pracovních teplot

  • teplota je kontrolovaná chlazením, ale baterie pracuje o mnoho lépe směrem k vysokým teplotám než 2D. Neobsahuje kromě elektrolytu organické látky - je bezpečnější a podle typu aktivních materiálů může dlouhodobě operovat při 80°C.

Ekologická likvidace

  • jednodušší a bezpečnější než u 2D baterií.

Možné uplatnění:

  • mikrobaterie  pro elektroniku
  • záložní zdroje pro elektroniku
  • baterie pro elektroniku
  • baterie pro autonomní elektrospotřebiče (např.vrtačky, holící strojky aj.)
  • baterie pro elektromobily 
  • baterie pro velké dopravní stroje (dodatečná energie pro akceleraci)
  • baterie pro stabilizaci sítě (smart grids) ... 2-5 MWh modul
  • baterie pro skladování elektrické energie (100 – 1000 MWh)

Připravené a ověřené prvky konceptu HE3DA umožňují přejít k jejich praktickému využití ve výrobě akumulátorů pro konkrétní účely. Hledáme proto strategického partnera pro vývoj konkrétního typu akumulátoru a jeho zavedení do výroby .