Det amerikanska energidepartementet (DoE) har öronmärkt 125 miljoner dollar för att finansiera två Energy Innovation Hub-team för att leda nästa våg av batteriteknikutveckling. Detta initiativ, som syftar till att förbättra de nuvarande begränsningarna hos litiumjonbatterier, leds av Argonne National Laboratory och Stanford University. Åtgärden återspeglar en samlad insats för att påskynda minska koldioxidutsläppen inom transporter och förbättra integrationen av ren energi i elnätet.
Finansieringsmeddelandet, som beskrivs i ett pressmeddelande från ministeriet för energi (DoE), understryker det akuta behovet av avancerade energilagringslösningar för att möta den växande efterfrågan på säkrare, effektivare och mer kostnadseffektiva batteritekniker. Framväxande tillämpningar, särskilt inom transport och nätlagring, kräver högre energilagringskapacitet, förbättrade säkerhetsåtgärder och en diversifiering av råvaror som används vid batteritillverkning för att minska riskerna i leveranskedjan.
Forskningsalliansen för energilagring (ESRA)
Energy Storage Research Alliance (ESRA), som leds av Argonne National Laboratory, sammanför cirka 50 forskare från tre nationella laboratorier och 12 universitet. Deras uppdrag är att utforska batterivetenskap på grundläggande sätt för att möta rådande utmaningar, inklusive säkerhet, hög energitäthet och utveckling av långlivade batterier från lättillgängliga och billiga material.
ESRAs främsta ambition är att tänja på gränserna för energilagringsvetenskap och främja teknisk innovation som stärker USA:s ekonomiska konkurrenskraft.
Shirley Meng, chef för ESRA, betonade det akuta behovet av högpresterande, billiga och hållbara energilagringsenheter i strävan mot en djupgående avkarbonisering av tunga transporter och elnätet. Meng, som också är chefsforskare vid Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science och professor vid University of Chicagos Pritzker School of Molecular Engineering, betonade att det krävs banbrytande forskning förankrad i grundvetenskap för att överträffa kapaciteten hos nuvarande litiumjonteknik. Hon sa: ”Efterfrågan på högpresterande, billiga och hållbara energilagringsenheter ökar, särskilt de med potential att djupgående avkarbonisera tunga transporter och elnätet.”
Bryan McCloskey, ESRAs biträdande direktör för vetenskapliga drivkrafter och fakultetsingenjör vid Berkeley Lab, tillade att ESRA strävar efter att främja ett ekosystem som främjar snabb innovation och minskar fördröjningen mellan grundläggande upptäckter och teknikutveckling. En viktig del av ESRAs strategi innebär utbildning av en mångsidig, framtida arbetsstyrka som är rustad för kommande tillverkningskrav genom partnerskap med industri, akademi och regering. Han sa: ”ESRA skapar ett ekosystem för energilagringsforskning med uppdraget att snabbt förnya sig, förkorta tiden mellan grundläggande upptäckter och teknikutveckling samt utbilda nästa generations arbetskraft.”
Koalitionen, som bland annat består av institutioner som Columbia University, MIT och University of Michigan, kommer att aktivt delta i alla aspekter av vetenskaplig forskning, styrning och strategisk utveckling.
Vattenhaltiga batterikonsortium (ABC)
Parallellt leder Stanford University Aqueous Battery Consortium (ABC), med fokus på att utveckla ett nytt vattenbaserat batteri som lovar att vara både miljövänligt och kostnadseffektivt. Denna nya batteriteknik, som förväntas ha högre energitäthet än nuvarande blybatterier och potentiellt bara kosta en tiondel av dagens litiumjonbatterier, syftar till att övervinna långvariga utmaningar som låg spänning, energitäthet och korrosion.
Linda Nazar, projektets chefsforskare och professor vid University of Waterloo, noterade de ihållande hindren som finns vid utveckling av vattenbaserade batterier, inklusive materialkorrosion och cellfel under praktiska förhållanden. ”Hinderna för ett sådant nytt vattenbaserade batteri har hindrat uppfinnare i åratal”, anmärkte hon.
Yi Cui, projektledare och professor vid Stanford, betonade vikten av att skapa prisvärda energilagringslösningar i nätskala med tillförlitlig långsiktig drift, särskilt i en tid som domineras av intermittenta förnybara energikällor som sol- och vindkraft.
Aqueous Battery Consortium, som administreras av Stanfords Precourt Institute for Energy, sammanför 31 ledande batteriforskare, ingenjörer och fysiker från institutioner över hela Nordamerika, inklusive SLAC, flera campus vid University of California, North Carolina State University och US Army and Naval Research Labs. Deras samarbete kommer att omfatta materialdesign och syntes, teori och simulering samt karakterisering av prototyper.
Forskargrupperna kommer att utforska olika aspekter av batteriteknik, inklusive elektrolyt, elektrodmaterial och den övergripande enhetsarkitekturen, med visionen att skapa batterier som inte bara fungerar effektivt utan också laddas och urladdas snabbt samtidigt som de är ekonomiskt lönsamma.
Energidepartementets anslag på 125 miljoner dollar, lika fördelat mellan de två naven under upp till fem år, skapar en robust ram för transformativ forskning inom energilagring.
