Το PNNL έχει θέσει σε λειτουργία μια γραμμή παραγωγής 16 πρισματικών κυψελών μπαταρίας εντός του Grid Storage Launchpad (GSL) του Υπουργείου Ενέργειας στο Ρίχλαντ, Ουάσινγκτον (Oil Price)
Η γραμμή παραγωγής έχει σχεδιαστεί για να βοηθήσει τους ερευνητές να ξεπεράσουν τις μικρές δοκιμές σε κυψέλες τύπου coin-cell (σ.σ: μικρές κυλινδρικές ή στρογγυλές μπαταρίες, συνήθως σαν τις μπαταρίες ρολογιού ή υπολογιστή, σε σχήμα νομίσματος) και να επικυρώσουν τις χημείες μπαταριών σε μια πιο ρεαλιστική κλίμακα.
Η αρχική εργασία θα επικεντρωθεί σε κυψέλες νατρίου-ιόντος και λιθίου-σιδήρου-φωσφορικού (LFP), και τα δύο θεωρούνται υποσχόμενες επιλογές για ασφαλέστερη και φθηνότερη αποθήκευση ενέργειας στο δίκτυο.
Οι ΗΠΑ έχουν πρόσφατα εγκαινιάσει μια νέα γραμμή παραγωγής μπαταριών, η οποία αναμένεται να βοηθήσει τους ερευνητές να αναπτύξουν τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας πιο ασφαλείς και φθηνές για το ηλεκτρικό δίκτυο.
Η νέα γραμμή στεγάζεται στο Grid Storage Launchpad (GSL), μια ερευνητική εγκατάσταση 8.660 τετραγωνικών μέτρων.
Λειτουργεί από το Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) του Υπουργείου Ενέργειας στην Πολιτεία Ουάσινγκτον, στο Ρίχλαντ.
Σύμφωνα με το PNNL, η πρόσφατα λειτουργική γραμμή παραγωγής διαθέτει συνολικά 16 εξοπλισμούς εντός ενός εργαστηρίου 130 τετραγωνικών μέτρων.
Αναφέρεται ότι είναι η πρώτη γραμμή παραγωγής πρισματικών κυψελών μπαταρίας σε εθνικό εργαστήριο των ΗΠΑ.
Οι ερευνητές του PNNL επεσήμαναν ότι θα τους επιτρέψει να κατασκευάσουν, να δοκιμάσουν και να επικυρώσουν προηγμένα σχέδια μπαταριών σε βιομηχανικά σχετική κλίμακα. «Αυτό βοηθά τους ερευνητές μας να γεφυρώσουν το χάσμα μεταξύ επιστήμης και βιομηχανίας», δήλωσε ο Adam Jivelekas, διευθυντής λειτουργίας του GSL.
Νέος κόμβος αποθήκευσης ενέργειας στο δίκτυο
Η γραμμή θα παράγει πρισματικές κυψέλες μπαταρίας (prismatic battery cell). Αυτά είναι ορθογώνια και μεγαλύτερα από τα κυλινδρικά στοιχεία, και έχουν σχήμα σαν μπαταρία 9V.
Ως αποτέλεσμα, περιέχουν περισσότερη ενέργεια ανά κυψέλη. Αναπτύχθηκαν με βαρύτερη μεταλλική θήκη, καθιστώντας τα λιγότερο επιρρεπή σε υπερθέρμανση, γεγονός που τα καθιστά όλο και πιο δημοφιλή για την αποθήκευση ενέργειας στο ηλεκτρικό δίκτυο.
Ο Mark Weller, PhD, επιστήμονας υλικών στο PNNL και κύριος ερευνητής του έργου, εξήγησε ότι το μέταλλο μεταφέρει θερμότητα πιο αποτελεσματικά από τα περισσότερα υλικά. Αυτό επιτρέπει στις μπαταρίες να ψύχονται πιο εύκολα.
«Αν έχετε καλύτερη μεταφορά θερμότητας, αν τα στοιχεία είναι πιο μηχανικά ομοιόμορφα, αν είναι πιο αποδοτικά συσκευασμένα, όλα αυτά μπορούν να μεταφραστούν όχι μόνο σε υψηλότερη ασφάλεια, αλλά και σε χαμηλότερο κόστος», πρόσθεσε.
Επιπλέον, το ορθογώνιο σχήμα τους σημαίνει ότι μπορούν να στοιβάζονται τακτικά μεταξύ τους. Αυτό μειώνει τον άσκοπο χώρο σε σύγκριση με τα κυλινδρικά στοιχεία. Η αποδοτική συσκευασία βοηθά στην αύξηση της ενεργειακής πυκνότητας σε επίπεδο πακέτου.
Σύμφωνα με τον Jivelekas, η εγκατάσταση θα βοηθήσει στην επιτάχυνση της μετάβασης από την έρευνα μπαταριών στην παραγωγή. «Μπορούμε να βοηθήσουμε εξωτερικούς ερευνητές ή βιομηχανικούς εταίρους να δοκιμάσουν και να επικυρώσουν τα σχέδια των πρισματικών κυψελών τους», τόνισε.
Έναρξη λειτουργίας
Το PNNL επεσήμανε ότι η εγκατάσταση βρίσκεται εντός ενός εξειδικευμένου ξηρού εργαστηρίου, όπου τα επίπεδα υγρασίας διατηρούνται χαμηλότερα από αυτά που παρατηρούνται σε μερικά από τα πιο ξηρά μέρη του πλανήτη.
Η διατήρηση αυτών των συνθηκών είναι κρίσιμη, καθώς ακόμη και ίχνη υγρασίας μπορούν να υποβαθμίσουν τα ευαίσθητα στοιχεία των μπαταριών.
Η εγκατάσταση ολοκλήρωσε τις δοκιμές νωρίτερα φέτος. Οι επιστήμονες ετοιμάζουν τώρα έργα επικύρωσης για να επιδείξουν τις δυνατότητές της. Ο Weller τόνισε ότι η πραγματική δοκιμή είναι να αποδειχθεί ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την συνεπή κατασκευή πρισματικών κυψελών υψηλής ποιότητας.
«Η κατασκευή ενός coin cell απαιτεί μερικά χιλιοστόγραμμα υλικού - η κατασκευή μιας πρισματικής κυψέλης απαιτεί τουλάχιστον ένα κιλό», εξήγησε σε δελτίο τύπου.
«Όταν αυξάνετε την κλίμακα έτσι, δεν μπορείτε να υποθέσετε ότι μια χημεία που λειτούργησε καλά σε coin cell θα λειτουργήσει εξίσου καλά σε πρισματική κυψέλη».
Για να επιδείξει την προσέγγιση, η ερευνητική ομάδα θα παράγει και θα αξιολογήσει δύο υποσχόμενες χημείες μπαταριών για χρήση σε πρισματικές κυψέλες. Αυτές περιλαμβάνουν στοιχεία νατρίου-ιόντος και λιθίου-σιδήρου-φωσφορικού (LFP).
Μετά την παραγωγή, οι ερευνητές θα υποβάλουν αυτούς τους δύο τύπους πρισματικών κυψελών σε μια σειρά δοκιμών για να αξιολογήσουν την απόδοσή τους και την ασφάλεια.
«Με αυτή τη δυνατότητα, μπορούμε να πραγματοποιήσουμε έρευνα και ανάπτυξη και πιλοτικές δοκιμές σε κλίμακα που είναι δύσκολο για τις εταιρείες να δικαιολογήσουν και να διευκολύνουμε μια πιο ομαλή μεταβίβαση για να φτάσουν οι προηγμένες ιδέες μπαταριών στην αγορά», κατέληξε ο Weller.
www.worldenergynews.gr
