La transició energètica cap a emissions netes de carboni per al 2050, exigirà més a la xarxa elèctrica. Els sistemes d'emmagatzematge d'energia estacionaris són fonamentals per a la resiliència de la xarxa, ja que garanteixen que l'energia procedent de fonts d'energia renovables estigui disponible quan i on sigui necessària.
Els edificis del futur energèticament eficients, estan recorrent a dissenys holístics de sistemes d'emmagatzematge darrere del comptador (BTMS) per minimitzar els costos i els impactes de la xarxa a causa de la seva capacitat d'integrar la càrrega de vehicles elèctrics, la generació fotovoltaica i les demandes dels edificis mitjançant càrregues controlables per generar i emmagatzemar energia in situ.
Ja hi ha molt coneixement sobre les bateries d'ions de liti, però en funció de les aplicacions tenen diferents requeriments. Per això, una manera seria identificar com aprofitar els desenvolupaments de la investigació de bateries de vehicles elèctrics per a noves aplicacions en emmagatzematge estacionari.
Els sistemes BTMS tenen diferents patrons de càrrega i descàrrega respecte un vehicle elèctric típic de manera què, requereixen de certs materials que compleixin aquestes necessitats. Els dissenys de bateries d'ions de liti que utilitzen un ànode Li4Ti5O12 (LTO) i un càtode LiMn 2O4 (LMO) són prometedors candidats que ofereixen la seguretat i una llarga vida útil segons demandaran els sistemes BTMS. Tot i que aquestes cel·les basades en un disseny convencional, tenen una densitat d'energia relativament baixa, una nova investigació de NREL, publicada al Journal of the Electrochemical Society, va aprofundir en les prometedores oportunitats, així com les limitacions, d'utilitzar cel·les de bateries LTO/LMO per a l'ús d'emmagatzematge estacionari.
Avaluar el rendiment depenent de la temperatura de les cel·les LTO/LMO amb diverses càrregues ha permès determinar que l'ús d'elèctrodes més gruixuts podria augmentar la capacitat de la cel·la i la densitat d'energia, alhora que disminueix els costos globals de la cel·la. Tanmateix, aquests elèctrodes més gruixuts, requereixen que els ions recorrin un camí més llarg, limitant la utilització d'elèctrodes. Els ajustos de temperatura poden alleujar aquests impactes negatius, però poden introduir complicacions addicionals. El truc és dissenyar una bateria que ofereixi el millor equilibri per a aplicacions estacionàries.
L'objectiu, és identificar un punt adequat per aprofitar els avantatges de la càrrega dels elèctrodes i l'augment de les temperatures per maximitzar el rendiment de les cel·les de la bateria LTO/LMO.
HA estat millorar els resultats gràcies a verificar més profundament els resultats aplicant modelatge electroquímic per simular reaccions a diferents temperatures i diferents gruixos dels elèctrodes. Aquesta modelització, ha estat en consonància amb els resultats experimentals. Permetre un repòs intermitent de les bateries durant la descàrrega, en lloc de descarregar-se completament com en els vehicles elèctrics, el rendiment dels elèctrodes van millorar significativament. Llavors, aquest tipus de descàrrega intermitent és molt adequada per a aplicacions estacionàries on les bateries només s'utilitzaran quan hi ha una demanda puntual e intermitent per estar en repòs la resta del temps.
Tot i que aquestes cel·les optimitzades de bateries LTO/LMO ofereixen molts avantatges, d'investigació també, s'estan explorant opcions de càtodes que poden millorar les necessitats dels sistemes BTMS. L'experiència obtinguda en el desenvolupament de materials, es combinarà amb la modelització electroquímica d'avantguarda utilitzada per racionalitzar la investigació de nous materials i dissenys experimentals de bateries per a l'emmagatzematge estacionari.
Font: Yeyoung Ha et al, Impact of Electrode Thickness and Temperature on the Rate Capability of Li4Ti5O12/LiMn2O4 Cells, Journal of The Electrochemical Society (2021). DOI: 10.1149/1945-7111/ac3781
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada