Placile bipolare flexibile din polimeri fac posibila construirea de baterii compacte

Tehnologii

de Institutul Fraunhofer

Placile bipolare flexibile din polimeri fac posibila construirea de baterii compacte

Fie că sunt folosite la alimentarea cu curent electric sau la mașinile electrice, sistemele actuale de baterii se bazează pe o serie de elemente individuale interconectate, ce prezintă anumite dezavantaje în termeni de eficiență și fabricație. Structurile bipolare de baterii, în schimb, sunt alcătuite din aglomerări compacte de elemente individuale. Un nou tip de plăci flexibile și bipolare extrem de subțiri permit fabricarea de baterii la costuri rentabile. La Hannover Messe, între 1 și 5 aprilie 2019, cercetătorii de la Institutul Fraunhofer pentru Mediu, Securitate și Tehnologia Energiei UMSICHT vor prezenta conceptul acestei tehnologii.

Sistemele convenționale de baterii sunt extrem de complexe. Acestea constau, în mod normal, din elemente individuale ce sunt conectate între ele prin fire. Nu doar că lucrul acesta este costisitor și consumă mult timp, dar determină și apariția pericolului de zone fierbinți – zone în care firele se încălzesc prea tare. Suplimentar, fiecare dintre aceste elemente trebuie să fie conectat, însemnând că o porțiune bună din baterie constă în material inactiv ce nu contribuie la performanța bateriei. Bateriile bipolare sunt menite a rezolva această problemă prin conectarea elementelor individuale între ele folosind plăci plate bipolare. Totuși, lucrul acesta dă naștere unor provocări: fie plăcile bipolare sunt făcute din metal și sunt astfel expuse coroziunii, fie sunt făcute dintr-un material compozit carbon-polimer, caz în care trebuie să aibă o grosime de cel puțin câțiva milimetri, ca rezultat al procesului de fabricație.

Economii de material de peste 80 de procente

Cercetătorii de la Institutul Fraunhofer pentru Mediu, Securitate și Tehnologia Energiei UMSICHT din Oberhausen au dezvoltat o alternativă. „Fabricăm plăci bipolare din polimeri, bune conducătoare de electricitate,” spune Dr. Ing. Anna Grevé, șef de departament la UMSICHT. „În felul acesta putem produce plăci foarte subțiri – în comparație cu elemente convenționale conectate prin fire – economisim peste 80 de procente de material folosit.” Suplimentar, materialul oferă numeroase alte avantaje, precum faptul că nu se corodează. Un alt avantaj major este acela că materialul poate fi remodelat ulterior. Astfel devine posibilă, gofrarea structurilor, care sunt importante pentru pilele de combustie. În plus, noile plăci bipolare inovatoare pot fi sudate împreună, astfel încât sistemul de baterii ce rezultă este absolut compact. Plăcile bipolare convenționale, pe de altă parte, sunt neadecvate pentru sudură din cauza tensionării termice și mecanice a materialului în timpul fabricației. Îmbinarea lor astfel încât nici gazele și nici lichidele să nu treacă prin îmbinări, necesită etanșări. Însă, etanșările devin rapid poroase, și de asemenea ocupă spațiu. Un alt avantaj al noului material este acela că cercetătorii pot adapta proprietățile plăcilor bipolare la cerințe specifice. „Noi putem face plăci care sunt atât de flexibile încât le puteți înfășura în jurul degetului, precum și altele ce sunt complet rigide,” precizează Grevé.

Fabricatia rentabilă cu ajutorul tehnicii de rulare continuă

Provocarea principală a constat în conceperea materialului și a procesului de fabricație. „Noi folosim polimeri și grafit disponibili în comerț, dar secretul este rețeta,” spune Grevé. Cum materialul este făcut din aproape 80 de procente grafit și doar 20 de procente polimer, metodele de procesare nu prea au multe în comun cu procesarea normală a polimerilor. Echipa de cercetători de la Fraunhofer UMSICHT a optat pentru tehnica prin rulare continuă ce permite fabricarea rentabilă, și a adaptat-o folosind foarte multe cunoștințe practice. În definitiv, ingredientele ce intră în plăcile fabricate trebuie distribuite omogen și, de asemenea, plăcile trebuie să fie stabile din punct de vedere mecanic și complet etanșe. Din cauza structurii inițiale a materialelor, lucrul acesta nu este prea ușor. Totuși, experții au făcut față acestei provocări. „Am putut întruni toate cerințele într-un singur proces. Prin urmare, plăcile pot fi folosite exact așa cum sunt când ies din mașină,” explică Grevé. Un alt avantaj al acestei tehnici este că plăcile pot fi fabricate în orice mărime.

Prezentare la Hannover Messe

Cercetătorii deja pot produce cantități relevante de eșantioane din noile plăci bipolare. Împreună cu SAUERESSIG GmbH + Co. KG, au transferat metoda anterioară de producere a plăcilor bipolare pentru pile de combustie într-un proces continuu. Proiectul a fost finanțat de Ministerul Federal German pentru Probleme Economice și Energie (BMWi).

La Târgul de la Hanovra, între 1 și 5 aprilie 2019, Grevé și echipa sa vor prezenta o placă bipolară de 3,2 metri pătrați ce permite construcția în serie mare a bateriilor cu flux redox (Hala 2, Standul C22). (www. fraunhofer.de) 


Accept cookie

www.ttonline.ro utilizează fişiere de tip cookie pentru a personaliza și îmbunătăți experiența ta pe Website-ul nostru.

Te informăm că ne-am actualizat politicile pentru a integra în acestea și în activitatea curentă a www.ttonline.ro cele mai recente modificări propuse de Regulamentul (UE) 2016/679 privind protecția persoanelor fizice în ceea ce privește prelucrarea datelor cu caracter personal și privind libera
circulație a acestor date. Înainte de a continua navigarea pe Website-ul nostru, te rugăm să aloci timpul necesar pentru a citi și înțelege conținutul Politicii de Cookie.

Prin continuarea navigării pe Website-ul nostru confirmi acceptarea utilizării fişierelor de tip cookie conform Politicii de Cookie. Îți mulțumim pentru acest accept și nu uita totuși că poți modifica în orice moment setările acestor fişiere cookie urmând instrucțiunile din Politica de Cookie.