Det amerikanske energidepartementet (DoE) har øremerket 125 millioner dollar til å finansiere to Energy Innovation Hub-team for å lede den neste bølgen av batteriteknologiutvikling. Dette initiativet, som tar sikte på å forbedre de nåværende begrensningene til litiumionbatterier, ledes av Argonne National Laboratory og Stanford University. Tiltaket gjenspeiler en samlet innsats for å akselerere dekarboniseringen av transport og forbedre integreringen av ren energi i strømnettet.
Finansieringsmeldingen, som er beskrevet i en pressemelding fra DoE, understreker det presserende behovet for avanserte energilagringsløsninger for å møte den økende etterspørselen etter tryggere, mer effektive og kostnadseffektive batteriteknologier. Nye applikasjoner, spesielt innen transport og nettlagring, krever høyere energilagringskapasitet, forbedrede sikkerhetstiltak og en diversifisering av råvarer som brukes i batteriproduksjon for å redusere risikoer i forsyningskjeden.
Forskningsalliansen for energilagring (ESRA)
Energy Storage Research Alliance (ESRA), ledet av Argonne National Laboratory, samler omtrent 50 forskere fra tre nasjonale laboratorier og 12 universiteter. Deres oppgave er å utforske batterivitenskap grunnleggende for å møte rådende utfordringer, inkludert sikkerhet, høy energitetthet og utvikling av batterier med lang levetid fra lett tilgjengelige og rimelige materialer.
ESRAs primære ambisjon er å flytte grensene for energilagringsvitenskap og fremme teknologisk innovasjon som styrker USAs økonomiske konkurranseevne.
Shirley Meng, direktør i ESRA, understreket det presserende behovet for høytytende, rimelige og bærekraftige energilagringsenheter i arbeidet mot dyp dekarbonisering av tungtransport og strømnettet. Meng, som også er sjefsforsker ved Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science og professor ved University of Chicagos Pritzker School of Molecular Engineering, understreket at det å overgå kapasiteten til dagens litiumionteknologi krever banebrytende forskning forankret i grunnvitenskap. Hun sa: «Etterspørselen etter høytytende, rimelige og bærekraftige energilagringsenheter er økende, spesielt de med potensial til å dyp dekarbonisere tungtransport og strømnettet.»
Bryan McCloskey, ESRAs visedirektør for vitenskapelige fremdriftsprosjekter og fakultetsingeniør ved Berkeley Lab, la til at ESRA har som mål å fremme et økosystem som bidrar til rask innovasjon, og redusere tiden mellom grunnleggende oppdagelse og teknologiutrulling. En viktig del av ESRAs strategi innebærer opplæring av en mangfoldig, fremtidig arbeidsstyrke som er rustet for kommende produksjonsbehov gjennom partnerskap med industri, akademia og myndigheter. Han sa: «ESRA skaper et økosystem for energilagringsforskning med oppdraget å raskt innovere, forkorte tiden mellom grunnleggende oppdagelse og teknologiutvikling, og lære opp neste generasjons arbeidsstyrke.»
Koalisjonen, som blant annet består av institusjoner som Columbia University, MIT og University of Michigan, vil delta aktivt i alle aspekter av vitenskapelig forskning, styring og strategisk utvikling.
Vannbasert batterikonsortium (ABC)
Parallelt leder Stanford University Aqueous Battery Consortium (ABC), som fokuserer på å utvikle et nytt vannbasert batteri som lover å være både miljøvennlig og kostnadseffektivt. Denne nye batteriteknologien, som forventes å ha høyere energitetthet enn dagens blybatterier og potensielt bare koste en tidel av moderne litiumionbatterier, tar sikte på å overvinne langvarige utfordringer som lav spenning, energitetthet og korrosjon.
Linda Nazar, prosjektets sjefsforsker og professor ved University of Waterloo, bemerket de vedvarende barrierene man står overfor i utviklingen av vandige batterier, inkludert materialkorrosjon og cellesvikt under praktiske forhold. «Barrierene for et så nytt vandig batteri har hindret oppfinnere i årevis», bemerket hun.
Yi Cui, prosjektleder og professor ved Stanford, fremhevet viktigheten av å skape rimelige energilagringsløsninger i nettskala som er i stand til pålitelig langsiktig drift, spesielt i en tid dominert av intermitterende fornybare energikilder som sol- og vindkraft.
Aqueous Battery Consortium, administrert av Stanfords Precourt Institute for Energy, samler 31 ledende batteriforskere, ingeniører og fysikere fra institusjoner over hele Nord-Amerika, inkludert SLAC, flere universitetsområder ved University of California, North Carolina State University og US Army and Naval Research Labs. Samarbeidet deres vil omfatte materialdesign og syntese, teori og simulering, samt karakterisering av prototyper.
Forskningsteamene vil utforske ulike fasetter av batteriteknologi, inkludert elektrolytt, elektrodematerialer og den generelle enhetsarkitekturen, med en visjon om å lage batterier som ikke bare yter effektivt, men også lader og utlades raskt, samtidig som de er økonomisk levedyktige.
DoE-bevilgningen på 125 millioner dollar, fordelt likt mellom de to knutepunktene over opptil fem år, setter et robust rammeverk for transformativ forskning innen energilagring.
