Рабочая группа по батареям
В марте 2017 года было сформировано государство-член (ГЧ) и Временная рабочая группа (ВРГ) под руководством представителей промышленности.
Перед ТРГ была поставлена задача подготовить план реализации, определяющий деятельность в области исследований и инноваций (НИОКР), необходимую для достижения целевых показателей по батареям, согласованных в ДИ на 2020 и 2030 годы.
Более 40 участников, представляющих всю цепочку создания стоимости аккумуляторов и состоящих из представителей промышленности, научных кругов и государств-членов, поддержали работу ТРГ9.
Потребности в НИОКР, определенные экспертами ТРГ, представлены в настоящем статье, который формирует план внедрения элементов питания SET-Plan.
Деятельность по НИОКР, предложенная ТРГ, охватывает как сектор электронной мобильности, так и сектор стационарного хранения энергии.
Обзор необходимых исследований и разработок, который, в частности, сосредоточен на флагманских мероприятиях, имеющих прямое или косвенное отношение как к прикладным аспектам - электронная мобильность, так и к стационарному хранению энергии.
Мероприятия были определены с использованием целостного подхода, основанного на решении проблем. ТРГ также обозначила ряд вопросов, связанных с доступом на рынке и знаниями, которые должны дополнять деятельность по НИОКР в рамках Европейской инициативы по батареям для достижения целей, установленных в ИР и обеспечения глобальной конкурентоспособности.
Там, где это уместно, аспекты НИОКР, связанные с доступом на рынок и образованием, подготовкой кадров и знаниями, интегрированы в деятельность по НИОКР, предлагаемую в рамках данной ИС, чтобы обеспечить полную интеграцию мероприятий, касающихся рынка и образования/подготовки кадров, в предлагаемую европейскую экосистему НИОКР.
Батарейные заводы
Деятельность по НИОКР, предлагаемая как часть этой батареи ИС, структурирована вокруг трех приоритетных областей, охватывающих следующие вопросы:
- Материал/Химия/Проект + Переработка;
- Производство;
- Применение и интеграция ;
ТРГ определила пять основных инициатив в области НИОКР
В качестве иллюстрации того, как скоординированные НИОКР на национальном уровне и на уровне ЕС могут способствовать достижению целей ИР и повлечь за собой мероприятия, представляющие интерес и видимые для широкой общественности, выступают проекты по линии этих флагманских программ.
Цель проведения флагманских программ - содействовать обмену знаниями и передаче экспериментальных результатов и технологий во всех звеньях производственно-сбытовой цепочки, включая производство, применение, вторичное использование и переработку материалов.
Таким образом, флагманские проекты включают в себя все стратегические элементы, необходимые для создания полного цикла ценности батарей в Европе, включая отечественную крупномасштабную базу производства элементов батарей, которая соответствует принципам циркулярной экономики.
Более подробная информация (описание, ожидаемые результаты, сроки, ориентировочные финансовые взносы и т.д.) по каждой из флагманских программ приводится в соответствующих научных трудах. Эти флагманские программы будут использоваться для мониторинга выполнения КПЭ по сравнению с целевыми показателями, установленными в рамках инициативы "Единство действий".
Флагманский проект по усовершенствованным материалам для батарей
В сферу деятельности флагмана входит разработка материалов и технологий для аккумуляторов как для автомобильной промышленности (передовые литий-ионные и литий-ионные аккумуляторы), так и для стационарного хранения энергии (включая, помимо прочего, альтернативные системы на основе ионов (Na, Mg или Al), проточные редоксовые и высокотемпературные аккумуляторы).
Текущие характеристики литий-ионных батарей могут быть как минимум удвоены. С этой целью особое внимание будет уделяться высоковольтным 4,5-5-вольтовым литий-ионным системам и всем прочным литий-ионным системам с дифференциацией для энергетически ориентированных приложений, таких как легковые автомобили (например, велосипеды, мотоциклы), автобусы, поезда и силовые установки, такие как грузовики, морские и другие транспортные средства HEV.
Повышение производительности требует постепенного внедрения батарей нового поколения (пост-литий-ионных) на основе разработки ряда новых передовых материалов.
На данном этапе перспективные технологии включают в себя Наион, Li-S и металл (Li, Fe или Zn)-воздух, однако вопросы, связанные с низким сроком службы, низкой удельной мощностью, низкой эффективностью и ограниченной безопасностью, должны быть решены посредством исследований
Легендарный прототип экологически эффективного производства
Краткосрочной целью этой ведущей инициативы является интеграция компактных материалов в линии массового производства. Интенсивное развитие необходимо для получения новых компонентов, совместимых с современным производственным оборудованием.
Будут изучены новые рецептуры электродов и совместимые технологические параметры. Аналогичным образом, неактивные материалы нуждаются в улучшении для улучшения производства. Будут внедрены экологически чистые процессы, такие как покрытие электродов на водной основе. Этот аспект будет способствовать скорейшему расширению фабрик по производству аккумуляторных батарей в Европе.
Ведущее предприятие по разработке аккумуляторов с возможностью быстрой зарядки
Наличие мощных быстродействующих зарядных станций обеспечивает электронную мобильность на дальние расстояния и убедит большее количество клиентов выбрать электромобиль.
Быстрые зарядные устройства (нагнетатели 120 кВт) уже установлены компанией Tesla в широкой сети. Кроме того, европейские промышленники объединили свои усилия для создания в Европе крупной сети станций быстрой зарядки электромобилей со сверхбыстрыми зарядными устройствами мощностью 350 кВт.
Для оптимизации процесса быстрой зарядки батарей необходимо изучить влияние очень высоких скоростей С, определить ограничивающие факторы и в конечном итоге провести капитальный ремонт компонентов элементов батарей (анодов, катодов, токоприемников, электролитов и сепараторов) и усовершенствовать конструкцию для повышения их производительности и безопасности.
Мероприятия в рамках этого ведущего проекта будут координироваться с рабочей группой SET-Plan по энергетическим системам, которая занимается вопросами воздействия быстрой зарядки на энергосистему.
Высокопроизводительный перерабатывающий завод
Литий-ионные батареи еще не полностью переработаны, несмотря на то, что проекты по переработке таких батарей осуществляются уже в течение нескольких лет. Проблемы НИОКР включают в себя, но не ограничиваются ими: 1) обратная логистика, включая разработку недорогой упаковки для более безопасной и эффективной переработки, 2) разработка усовершенствованной бизнес-модели обратной логистики 3) Демонтаж промышленных батарей до переработки, т.е. удаление "легко перерабатываемых деталей", что снижает необходимую мощность переработки и снижает воздействие на окружающую среду 4) Усиление металлургического или химического процессов.
Уже существуют промышленные и коммерческие процессы по извлечению меди, Ni и Co (Co, как критическое сырье, уже полностью восстановлено), но все еще возможно дальнейшее совершенствование текущих процессов для повышения эффективности процесса и снижения воздействия на окружающую среду.
Эффективность переработки будет зависеть от интеграции этой деятельности в процессы проектирования и производства аккумуляторов.