Het Amerikaanse ministerie van Energie (DoE) heeft $ 125 miljoen vrijgemaakt voor de financiering van twee Energy Innovation Hub-teams die een nieuwe golf van batterijtechnologieontwikkeling moeten aanjagen. Dit initiatief, gericht op het verbeteren van de huidige beperkingen van lithium-ionbatterijen, wordt geleid door Argonne National Laboratory en Stanford University. Deze stap weerspiegelt een gezamenlijke inspanning om de decarbonisatie van transport te versnellen en de integratie van schone energie in het elektriciteitsnet te verbeteren.
De aankondiging van de financiering, die gedetailleerd is beschreven in een persbericht van het Ministerie van Energie (DoE), onderstreept de dringende behoefte aan geavanceerde energieopslagoplossingen om te voldoen aan de groeiende vraag naar veiligere, efficiëntere en kosteneffectievere batterijtechnologieën. Opkomende toepassingen, met name in transport en netopslag, vereisen hogere energieopslagcapaciteiten, verbeterde veiligheidsmaatregelen en een diversificatie van de grondstoffen die worden gebruikt bij de productie van batterijen om risico's in de toeleveringsketen te beperken.
Energieopslagonderzoeksalliantie (ESRA)
De Energy Storage Research Alliance (ESRA), onder leiding van Argonne National Laboratory, verenigt ongeveer 50 onderzoekers uit drie nationale laboratoria en 12 universiteiten. Hun missie is om de batterijwetenschappen fundamenteel te verkennen en zo de huidige uitdagingen aan te pakken, waaronder veiligheid, hoge energiedichtheid en de ontwikkeling van duurzame batterijen uit gemakkelijk verkrijgbare, goedkope materialen.
De voornaamste ambitie van ESRA is om de grenzen van de wetenschap op het gebied van energieopslag te verleggen en technologische innovatie te stimuleren die het concurrentievermogen van de Amerikaanse economie versterkt.
Shirley Meng, directeur van ESRA, benadrukte de dringende behoefte aan hoogwaardige, goedkope en duurzame energieopslagsystemen in het streven naar een grondige decarbonisatie van zwaar transport en het elektriciteitsnet. Meng, tevens hoofdwetenschapper bij het Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science en professor aan de Pritzker School of Molecular Engineering van de Universiteit van Chicago, benadrukte dat baanbrekend onderzoek, verankerd in de fundamentele wetenschap, noodzakelijk is om de mogelijkheden van de huidige lithium-iontechnologie te overtreffen. Ze zei: "De vraag naar hoogwaardige, goedkope en duurzame energieopslagsystemen neemt toe, vooral die met het potentieel om zwaar transport en het elektriciteitsnet grondig te decarboniseren."
Bryan McCloskey, adjunct-directeur Scientific Thrusts bij ESRA en faculteitsingenieur bij Berkeley Lab, voegde eraan toe dat ESRA een ecosysteem wil creëren dat snelle innovatie bevordert en de tijd tussen fundamentele ontdekkingen en de implementatie van technologie verkort. Een essentieel onderdeel van ESRA's strategie is de training van een divers, toekomstig personeelsbestand dat is toegerust voor de toekomstige productie-eisen via partnerschappen met de industrie, de academische wereld en de overheid. Hij zei: "ESRA creëert een onderzoeksecosysteem voor energieopslag met als missie om snel te innoveren, de tijd tussen fundamentele ontdekkingen en technologieontwikkeling te verkorten en de volgende generatie personeel op te leiden."
De coalitie, bestaande uit onder meer instellingen als Columbia University, MIT en de University of Michigan, zal actief deelnemen aan alle aspecten van wetenschappelijk onderzoek, bestuur en strategische ontwikkeling.
Waterige Batterij Consortium (ABC)
Tegelijkertijd leidt Stanford University het Aqueous Battery Consortium (ABC), dat zich richt op de ontwikkeling van een nieuwe waterige batterij die zowel milieuvriendelijk als kosteneffectief belooft te zijn. Deze nieuwe batterijtechnologie, die naar verwachting een hogere energiedichtheid zal hebben dan de huidige loodzuurbatterijen en mogelijk slechts een tiende van de kosten van hedendaagse lithium-ionbatterijen zal kosten, is erop gericht om langdurige problemen zoals lage spanning, energiedichtheid en corrosie te overwinnen.
Linda Nazar, hoofdwetenschapper van het project en hoogleraar aan de Universiteit van Waterloo, merkte op dat er hardnekkige obstakels zijn bij de ontwikkeling van waterbatterijen, waaronder materiaalcorrosie en celfalen onder praktische omstandigheden. "De obstakels voor zo'n nieuwe waterbatterij hebben uitvinders jarenlang tegengehouden", merkte ze op.
Yi Cui, directeur van het project en hoogleraar aan Stanford, benadrukte de noodzaak van het creëren van betaalbare, op netniveau te gebruiken energieopslagoplossingen die betrouwbaar en langdurig functioneren, vooral in een tijdperk waarin hernieuwbare energiebronnen zoals zonne- en windenergie de boventoon voeren.
Het Aqueous Battery Consortium, beheerd door het Precourt Institute for Energy van Stanford, brengt 31 vooraanstaande batterijwetenschappers, ingenieurs en natuurkundigen van instituten in heel Noord-Amerika samen, waaronder SLAC, verschillende campussen van de University of California, North Carolina State University en de onderzoekslaboratoria van het Amerikaanse leger en de marine. Hun samenwerking omvat materiaalontwerp en -synthese, theorie en simulatie, en de karakterisering van prototypes.
De onderzoeksteams gaan verschillende aspecten van batterijtechnologie onderzoeken, waaronder de elektrolyt, elektrodematerialen en de algehele architectuur van het apparaat. Ze willen batterijen maken die niet alleen efficiënt presteren, maar ook snel kunnen opladen en ontladen en bovendien economisch rendabel zijn.
De toewijzing van 125 miljoen dollar door het DoE, die gelijkmatig over de twee hubs wordt verdeeld over maximaal vijf jaar, creëert een robuust kader voor transformatief onderzoek op het gebied van energieopslag.
