Recyklovatelné a udržitelné baterie jsou předpokladem pro revoluci zelené energie, protože rychle rostoucí poptávka po bateriích zvyšuje spotřebu vzácných surovin, jako je lithium.
Dva vedlejší podniky, které vycházejí z různých výzkumů ETH Zurich, se snaží tento problém vyřešit aplikací inovativních výrobních a výrobních technik v oblasti baterií.
BTRY, odštěpný závod ETH, vytváří ultrarychle nabíjecí baterie, které odolávají teplotním změnám a jsou vhodné pro různá použití. Další firma, 8inks, doufá ve standardizaci špičkového výrobního procesu, který jí umožní vytvářet přizpůsobené baterie.
Ultra rychlé nabíjení, polovodičový design
Kapalné elektrolyty se nacházejí v běžných lithium-iontových bateriích, které se v současnosti nacházejí v noteboocích a chytrých telefonech.
Z tohoto důvodu jsou baterie náchylné na změny teploty a například při vysokých teplotách se mohou rychle vznítit. Dobití tradičních baterií navíc nějakou dobu trvá.
Výsledkem je, že BTRY vytvořilo polovodičovou baterii s tenkovrstvou konstrukcí, která může výrazně zkrátit dobu nabíjení. Pokud jde o součásti jejich baterie a způsob výroby, vědci se zcela vyhýbají používání kapalin.
Podle týmu BTRY je hlavním přínosem jeho polovodičových baterií jejich extrémní teplotní odolnost. V důsledku toho mohou být použity v aplikacích, které vyžadují, aby fungovaly při extrémně vysokých nebo nízkých teplotách, jako jsou senzory, které identifikují úniky par nebo během podávání léků.
S využitím techniky povlakování odvozené z výroby polovodičů nabízí konstrukce baterie BTRY pokročilou účinnost. Ve vakuu jsou tenké bateriové články pečlivě naskládány, což vytváří revoluční design.
Tým tvrdí, že inovace usnadňuje ultrarychlé nabíjení, které je dokončeno přibližně za jednu minutu. Jedinečná struktura baterie navíc zajišťuje životnost přibližně desetkrát delší než u konvenčních protějšků.
Výsledný produkt připomíná tenkou fólii s povlaky tak jemnými, že konečná tloušťka je tenčí než lidský vlas.
Tým vidí potenciál baterie v různých aplikacích, jako je spotřební elektronika, vesmírné operace a senzory internetu věcí.
Inovace vícevrstvého povlaku
ETH spin-off 8inks se odlišuje od ostatních výrobců baterií svým špičkovým výrobním procesem. Snaží se nahradit takzvanou technologii slot die, což je výrobní standard pro lithium-iontové baterie, který se za posledních 30 let v podstatě nezměnil.
Tým vytvořil metodu známou jako „vícevrstvé nanášení záclon“. Aktivní látka, která uchovává lithium-iont, může být aplikována v mnoha tenkých vrstvách pro přizpůsobení procesu potahování specifickým potřebám.
Tento přístup podporuje mimo jiné škálování polovodičových baterií kvůli rozdílům v tloušťce a materiálových vlastnostech různých vrstev. Podle týmu metoda také výrazně zrychluje rychlost potahování elektrod baterie, takže je ideální pro uspokojení rostoucí poptávky.
V současné době tým 8inks zkoumá různé typy, od mincových baterií až po pouzdrové články podobné těm, které se používají v mobilních telefonech. Například technologie baterií pro elektromobily by měla být škálovatelná do většího průmyslového měřítka.
„Naším cílem je využít naši výrobní techniku k vývoji řešení pro skladování obnovitelné energie. To je jediný způsob, jak uspokojit enormní nárůst poptávky po vysoce výkonných bateriích z dlouhodobého hlediska,“ uvedl Paul Baade, zakladatel společnosti 8inks, v prohlášení.
V budoucnu 8inks doufá, že se na trhu prosadí natolik, že výrobci baterií přijmou její technologii jako nový benchmark.