Det amerikanske energiministerium (DoE) har øremærket 125 millioner dollars til at finansiere to Energy Innovation Hub-teams, der skal stå i spidsen for den næste bølge af batteriteknologiudvikling. Dette initiativ, der har til formål at forbedre de nuværende begrænsninger ved lithium-ion-batterier, ledes af Argonne National Laboratory og Stanford University. Skridtet afspejler en samordnet indsats for at fremskynde dekarboniseringen af transport og forbedre integrationen af ren energi i elnettet.
Finansieringsmeddelelsen, som er beskrevet i en pressemeddelelse fra ministeriet for energi, understreger det presserende behov for avancerede energilagringsløsninger for at imødekomme den stigende efterspørgsel efter sikrere, mere effektive og omkostningseffektive batteriteknologier. Nye anvendelser, især inden for transport og lagring i elnettet, kræver højere energilagringskapaciteter, forbedrede sikkerhedsforanstaltninger og en diversificering af råmaterialer, der anvendes i batteriproduktion, for at afbøde risici i forsyningskæden.
Forskningsalliancen for energilagring (ESRA)
Energy Storage Research Alliance (ESRA), der ledes af Argonne National Laboratory, samler cirka 50 forskere på tværs af tre nationale laboratorier og 12 universiteter. Deres mission er at udforske batterividenskab fundamentalt for at imødegå aktuelle udfordringer, herunder sikkerhed, høj energitæthed og udvikling af batterier med lang levetid fra lettilgængelige og billige materialer.
ESRAs primære ambition er at flytte grænserne for energilagringsvidenskab og fremme teknologisk innovation, der styrker den amerikanske økonomiske konkurrenceevne.
Shirley Meng, direktør for ESRA, understregede det presserende behov for højtydende, billige og bæredygtige energilagringsenheder i bestræbelserne på at opnå en dyb dekarbonisering af tung transport og elnettet. Meng, der også er chefforsker ved Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science og professor ved University of Chicagos Pritzker School of Molecular Engineering, understregede, at det at overgå den nuværende lithium-ion-teknologis muligheder kræver banebrydende forskning forankret i grundvidenskab. Hun sagde: "Efterspørgslen efter højtydende, billige og bæredygtige energilagringsenheder er stigende, især dem med potentiale til at dekarbonisere tung transport og elnettet i dybtgående."
Bryan McCloskey, ESRAs vicedirektør for videnskabelige fremdriftsprojekter og fakultetsingeniør ved Berkeley Lab, tilføjede, at ESRA sigter mod at fremme et økosystem, der fremmer hurtig innovation og reducerer tiden mellem grundlæggende opdagelse og teknologiudvikling. En væsentlig del af ESRAs strategi involverer uddannelse af en mangfoldig, fremtidig arbejdsstyrke, der er rustet til kommende produktionskrav gennem partnerskaber med industrien, den akademiske verden og regeringen. Han sagde: "ESRA skaber et økosystem for energilagringsforskning med missionen om hurtigt at innovere, forkorte tiden mellem grundlæggende opdagelse og teknologiudvikling og uddanne næste generations arbejdsstyrke."
Koalitionen, der blandt andet omfatter institutioner som Columbia University, MIT og University of Michigan, vil deltage aktivt i alle aspekter af videnskabelig forskning, styring og strategisk udvikling.
Vandbaseret batterikonsortium (ABC)
Parallelt hermed leder Stanford University Aqueous Battery Consortium (ABC), der fokuserer på at udvikle et nyt vandbaseret batteri, der lover at være både miljøvenligt og omkostningseffektivt. Denne nye batteriteknologi, der forventes at have en højere energitæthed end nuværende blybatterier og potentielt kun koste en tiendedel af moderne lithium-ion-batterier, sigter mod at overvinde langvarige udfordringer såsom lav spænding, energitæthed og korrosion.
Linda Nazar, projektets chefforsker og professor ved University of Waterloo, bemærkede de vedvarende barrierer, man står over for i forbindelse med udvikling af vandige batterier, herunder materialekorrosion og cellesvigt under praktiske forhold. "Barriererne for et sådant nyt vandigt batteri har hindret opfindere i årevis," bemærkede hun.
Yi Cui, projektleder og professor ved Stanford, fremhævede nødvendigheden af at skabe overkommelige energilagringsløsninger i netskala, der er i stand til pålidelig langsigtet drift, især i en tid domineret af intermitterende vedvarende energikilder som sol- og vindkraft.
Aqueous Battery Consortium, der administreres af Stanfords Precourt Institute for Energy, samler 31 førende batteriforskere, ingeniører og fysikere fra institutioner i hele Nordamerika, herunder SLAC, flere University of California-campusser, North Carolina State University og US Army and Naval Research Labs. Deres samarbejde vil omfatte materialedesign og -syntese, teori og simulering samt karakterisering af prototyper.
Forskerholdene vil udforske forskellige aspekter af batteriteknologi, herunder elektrolyt, elektrodematerialer og den overordnede enhedsarkitektur, med en vision om at fremstille batterier, der ikke kun fungerer effektivt, men også oplader og aflader hurtigt, samtidig med at de er økonomisk rentable.
Energiministeriets tildeling på 125 millioner dollars, ligeligt fordelt mellem de to hubs over op til fem år, skaber en robust ramme for transformativ forskning inden for energilagring.
