Akumulatory litowo-jonowe odgrywają ważną rolę w zaawansowanych technologicznie rozwiązaniach w obszarze motoryzacji, magazynowania energii czy elektroniki użytkowej. Rozwój technologii pojazdów elektrycznych sprzyja inwestycjom w masową produkcję akumulatorów. W samej Europie istnieją plany budowy zakładów produkcji ogniw do akumulatorów o rocznych zdolnościach produkcyjnych wynoszących ponad 100 gigawatogodzin do roku 2025. Zgodnie z prognozą Grupy P3 przedstawioną podczas Battery Experts Forum w kwietniu 2019 roku koszty akumulatorów litowo-jonowych znacznie spadną do roku 2020, a pojazdy napędzane akumulatorami będą w stanie konkurować ze swoimi odpowiednikami napędzanymi silnikami spalinowymi.

Tworzywa termoplastyczne w akumulatorach

Lanxess opracowało dostosowane do potrzeb poliamidy i politereftalany butylenu oferowane pod marką Durethan i Pocan i przeznaczone do produkcji części akumulatorów litowo-jonowych, elektrycznych układów napędowych oraz infrastruktury do ładowania. Potencjalne zastosowania tworzyw termoplastycznych koncernu Lanxess w obszarze akumulatorów obejmują na przykład pokrywy modułów i separatory, wtyki pod wysokim napięciem, części obudów zespołów sterujących, uchwyty do ogniw, podkładki dystansujące, płyty pokryw modułów i przewody zasilania.

– Targi Battery Show Europe stanowią idealną okazję do nawiązania bezpośredniego kontaktu z międzynarodowymi producentami akumulatorów i pokazania im korzyści wynikających ze stosowania naszych tworzyw termoplastycznych, które obejmują między innymi niższe koszty, możliwość integracji różnych funkcji, właściwości opóźniające zapalenie, przewodnictwo cieplne oraz lekkość konstrukcji. Dzięki naszej wieloletniej współpracy z firmami z branży elektrycznej, elektronicznej i motoryzacyjnej już teraz dysponujemy materiałami, które spełniają najważniejsze standardy globalne i odnoszą się do sektora elektrycznego i elektronicznego, z których większość stosuje się już także w motoryzacji – wyjaśnia Anika van Aaken, specjalistka jednostki biznesowej High Performance Materials koncernu Lanxess.

Jednym z przykładów innowacji materiałowych na potrzeby technologii akumulatorowych może być materiał Durethan BKV45FN04, wzmocniony 45-procentową zawartością włókien szklanych w wadze. Pozbawiony halogenu i opóźniający zapalenie poliamid 6 przeszedł testy zgodności ze standardem bezpieczeństwa przeciwpożarowego UL 94 amerykańskiej organizacji testującej Underwriters Laboratories Inc. Najlepszy wynik w postaci klasy V-0 uzyskano dla próbki testowej o grubości zaledwie 0,4 mm. Nowy związek charakteryzuje się również wysoką odpornością na prądy pełzające przy wysokim napięciu. Dzięki swojej sztywności i wytrzymałości nadaje się do produkcji elementów nośnych akumulatorów takich jak ramy ogniw i płyty obudowy. Nadaje się również do wtyków znajdujących się pod wysokim napięciem.

Więcej i szybciej

Materiały od Lanxess przyczyniają się, pośrednio lub bezpośrednio, do zwiększenia wydajności akumulatora, a zwłaszcza jego ogniwa. Na przykład pigmenty z tlenku żelaza Bayoxide E B są prekursorami w procesie redukcji karbotermicznej przeprowadzanym w ramach produkcji fosforanu litowo-żelazowego (LFP). Ten aktywny związek do produkcji katod charakteryzuje się długim okresem eksploatacji i umożliwia, między innymi, szybkie ładowanie akumulatorów dzięki wysokiemu napięcia prądów ładujących. Pojemność akumulatora i liczbę cyklów ładowania można zwiększyć dzięki wykorzystaniu produktu Rhenofit CNT-4. Zawiera on zawiesinę nanorurek węglowych, które są wykorzystywane zarówno w katodach, jak i anodach.

Surowce do elektrolitów

Koncern LANXESS jest jednym z najważniejszych producentów kwasu fluorowodorowego oraz trichlorku fosforu – dwóch istotnych związków potrzebnych do produkcji heksafluorofosforanu litu (LiPF6), który jest standardową solą przewodzącą w ogniwach litowo-jonowych.

– Masowe zwiększenie zdolności produkcyjnych w zakresie akumulatorów litowo-jonowych w Europie spowoduje również zwiększenie zapotrzebowania na związki potrzebne do produkcji elektrolitów. Jesteśmy w stanie zabezpieczyć dostawy obu tych kluczowych materiałów do produkcji LiPF6 i elektrolitów na obszarze Europy – podkreślił dr Wolfgang Ebenbeck, ekspert w Group Function Corporate Development koncernu Lanxess.

Koncern uważa, że jest w stanie sprostać wzrostowi globalnego zapotrzebowania na lit do substancji chemicznych do akumulatorów. Istnieją plany współpracy z kanadyjskim podmiotem Standard Lithium Ltd. nad komercyjnym pozyskiwaniem litu odpowiedniego do produkcji akumulatorów z solanki, którą koncern LANXESS wytwarza w mieście El Dorado w stanie Arkansas równolegle z produkcją wyrobów z bromu. Spółka Standard Lithium opracowała innowacyjny proces pozyskiwania litu o wysokiej czystości bezpośrednio z tej solanki. Aktualnie bada się techniczną i ekonomiczną wykonalność projektu.

Źródło: Lanxess