Yhdysvaltain energiaministeriö (DoE) on varannut 125 miljoonaa dollaria kahden Energy Innovation Hub -tiimin rahoittamiseen, jotta ne voisivat johtaa akkuteknologian seuraavan kehitysaallon. Tätä litiumioniakkujen nykyisiä rajoituksia parantavaa aloitetta johtavat Argonnen kansallinen laboratorio ja Stanfordin yliopisto. Tämä heijastaa yhteisiä pyrkimyksiä nopeuttaa liikenteen hiilidioksidipäästöjen vähentämistä ja parantaa puhtaan energian integrointia sähköverkkoon.
Yhdysvaltain energiaministeriön tiedotteessa yksityiskohtaisesti esitelty rahoitusjulkistus korostaa edistyneiden energian varastointiratkaisujen kiireellistä tarvetta vastata turvallisempien, tehokkaampien ja kustannustehokkaampien akkuteknologioiden kasvavaan kysyntään. Uudet sovellukset, erityisesti liikenteessä ja verkkovarastoinnissa, edellyttävät suurempaa energian varastointikapasiteettia, parempia turvatoimenpiteitä ja akkujen valmistuksessa käytettävien raaka-aineiden monipuolistamista toimitusketjun riskien lieventämiseksi.
Energian varastointitutkimusallianssi (ESRA)
Argonne National Laboratoryn johtama Energy Storage Research Alliance (ESRA) kokoaa yhteen noin 50 tutkijaa kolmesta kansallisesta laboratoriosta ja 12 yliopistosta. Heidän tehtävänään on tutkia akkutieteitä perusteellisesti ja ratkaista vallitsevia haasteita, kuten turvallisuutta, korkeaa energiatiheyttä ja pitkäkestoisten akkujen kehittämistä helposti saatavilla olevista ja edullisista materiaaleista.
ESRAn ensisijaisena tavoitteena on laajentaa energian varastointitieteen rajoja ja edistää teknologista innovaatiota, joka vahvistaa Yhdysvaltojen taloudellista kilpailukykyä.
ESRA:n johtaja Shirley Meng korosti kiireellistä tarvetta tehokkaille, edullisille ja kestäville energian varastointilaitteille pyrittäessä kohti raskaan liikenteen ja sähköverkon syvää hiilidioksidipäästöjen vähentämistä. Meng, joka on myös Argonne Collaborative Center for Energy Storage Sciencen johtava tutkija ja Chicagon yliopiston Pritzker School of Molecular Engineeringin professori, korosti, että nykyisen litiumioniteknologian kykyjen ylittäminen edellyttää uraauurtavaa perustieteeseen perustuvaa tutkimusta. Hän sanoi: "Korkean suorituskyvyn, edullisten ja kestävien energian varastointilaitteiden kysyntä on kasvussa, erityisesti sellaisten, joilla on potentiaalia syvään hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen raskaassa liikenteessä ja sähköverkossa."
ESRA:n tieteellisten asioiden varajohtaja ja Berkeley Labin tiedekuntainsinööri Bryan McCloskey lisäsi, että ESRA:n tavoitteena on edistää nopeaa innovaatiota edistävää ekosysteemiä, joka lyhentää peruslöytöjen ja teknologian käyttöönoton välistä viivettä. Olennainen osa ESRA:n strategiaa on monimuotoisen, tulevaisuuden työvoiman kouluttaminen tuleviin valmistustarpeisiin yhteistyössä teollisuuden, akateemisen maailman ja hallituksen kanssa. Hän sanoi: "ESRA luo energian varastointitutkimusekosysteemin, jonka tehtävänä on innovoida nopeasti, lyhentää peruslöytöjen ja teknologian kehittämisen välistä aikaa ja kouluttaa seuraavan sukupolven työvoimaa."
Koalitio, johon kuuluu muun muassa Columbian yliopisto, MIT ja Michiganin yliopisto, osallistuu aktiivisesti kaikkiin tieteellisen tutkimuksen, hallinnon ja strategisen kehityksen osa-alueisiin.
Vesipohjaisten akkujen konsortio (ABC)
Samaan aikaan Stanfordin yliopisto johtaa vesipohjaisten akkujen konsortiota (ABC), joka keskittyy kehittämään uudenlaista vesipohjaista akkua, jonka odotetaan olevan sekä ympäristöystävällinen että kustannustehokas. Tämän uuden akkuteknologian, jonka odotetaan tarjoavan korkeamman energiatiheyden kuin nykyisillä lyijyakuilla ja maksavan mahdollisesti vain kymmenesosan nykyisistä litiumioniakuista, tavoitteena on ratkaista pitkäaikaisia haasteita, kuten alhainen jännite, energiatiheys ja korroosio.
Projektin johtava tutkija ja Waterloon yliopiston professori Linda Nazar huomautti vesipohjaisten akkujen kehittämisessä kohtaamista jatkuvista esteistä, kuten materiaalien korroosiosta ja kennojen pettämisestä käytännön olosuhteissa. "Tällaisten uusien vesipohjaisten akkujen esteet ovat hankaloittaneet keksijöitä vuosia", hän huomautti.
Projektin johtaja ja Stanfordin yliopiston professori Yi Cui korosti kohtuuhintaisten, verkkoon kytkettävien energian varastointiratkaisujen luomisen välttämättömyyttä, jotka pystyvät luotettavasti toimimaan pitkällä aikavälillä, erityisesti aikakaudella, jota hallitsevat ajoittaiset uusiutuvat energialähteet, kuten aurinko- ja tuulivoima.
Stanfordin Precourt Institute for Energyn hallinnoima Aqueous Battery Consortium kokoaa yhteen 31 johtavaa akkutieteilijää, insinööriä ja fyysikkoa Pohjois-Amerikan eri laitoksista, mukaan lukien SLAC, useat Kalifornian yliopiston kampukset, North Carolina State University sekä Yhdysvaltain armeijan ja laivaston tutkimuslaboratoriot. Heidän yhteistyönsä kattaa materiaalien suunnittelun ja synteesin, teorian ja simuloinnin sekä prototyyppilaitteiden karakterisoinnin.
Tutkimusryhmät tutkivat akkuteknologian eri puolia, mukaan lukien elektrolyyttiä, elektrodimateriaaleja ja laitteen yleistä arkkitehtuuria, tavoitteenaan valmistaa akkuja, jotka eivät ainoastaan toimi tehokkaasti, vaan myös latautuvat ja purkautuvat nopeasti ja ovat taloudellisesti kannattavia.
Yhdysvaltain energiaministeriön 125 miljoonan dollarin määräraha, joka jaetaan tasan kahden keskuksen kesken enintään viiden vuoden aikana, luo vankan kehyksen energian varastoinnin mullistavalle tutkimukselle.
