Revista >> Octombrie 2016 [ Nr. 188] >> Cover Story

Viitorul bateriilor litiu-ion prinde viaţă la ICSI Rm. Vâlcea

Alexandru Batali

27 Octombrie 2016

În cadrul Institutului Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Tehnologii Criogenice şi Izotopice – ICSI Rm. Vâlcea funcţionează din noiembrie 2015 Laboratorul ROM-EST, infrastructură de cercetare ce are ca misiune dezvoltarea soluţiilor tehnologice de stocare a energiei generate din surse intermitente regenerabile. Punctul central al noii facilităţi este Laboratorul de dezvoltare baterii Li-ion/Li-polymer, un ansamblu de facilităţi de realizare de baterii tip litiu-ion la scară semi-industrială, dar şi de facilităţi de creare şi caracterizare de materiale pentru acestea. În mai puţin de un an de existenţă, efervescența ştiinţifică, munca şi pasiunea colectivului au condus la rezultate promiţătoare, Laboratorul de baterii putând fi considerat un deschizător de drumuri al comunităţii româneşti de cercetare.

Ieșirea din tipare
„Suntem în pragul unei «Revoluţii reîncărcabile» şi era de neconceput ca România să fie în afara acesteia. De la electronice şi până la autovehicule electrice sau reţeaua electrică, bateriile sunt pe cale să schimbe drastic modul de gândire al noilor echipamente. ICSI Rm. Vâlcea a pornit pe drumul de integrare în efortul global de scădere a costurilor şi de creştere a capacităţii de stocare.
Laboratorul ROM-EST caută să iasă din tiparul obişnuit al arhitecturii bateriilor litiu-ion, investigând noi materiale pentru electrozi, cu capacitate de reţinere a mai multor ioni şi deci de furnizare a unei capacităţi energetice crescute. Modificările chimice gândite pentru electrod vor duce la o creştere a gradului de reîncărcare a deja existentelor baterii cu litiu cu timp de viaţă limitat. Întreaga strategie este bazată pe existenţa unei linii de realizare de baterii la nivel semi-industrial, utilizată pentru testarea la scară reală scalabilă a noilor soluţii.
ICSI Rm. Vâlcea lansează totodată un apel de cooperare pentru toate organizaţiile de cercetare şi companiile interesate, să creeze o alianţă pentru a realiza «masa critică» de cercetători necesară pentru a deveni «importanţi» pe plan global în această direcţie”.
Prof. univ. dr. Ioan Ştefănescu, Director General ICSI Rm. Vâlcea

Fundamentat pe existenţa unei infrastructuri integrate de cercetare de obţinere a bateriilor electrochimice de tip Li-ion, unice la nivel european, Laboratorul de dezvoltare baterii Li-ion/Li-polymer – ROM-EST este un pionier într-un domeniu de cercetare complet nou în cercetarea românească. Elementul principal al activităţilor de cercetare desfăşurate în cadrul laboratorului de baterii constă în diversificarea arhitecturii structurale la scară microscopică a căilor fizice de litiere-delitiere pentru a favoriza schimbul ionic şi electronic la nivelul interfeţei electrod-electrolit. Un alt obiectiv este reprezentat de dezvoltarea de noi tehnologii pe bază de sodiu, sulf şi magneziu, în conjuncţie cu folosirea de noi nanomateriale ca suport de transfer electronic cu suprafaţa specifică mare, în perspectiva îmbunatăţirii per ansamblu a performanţelor bateriei, în special a retenţiei capacitive şi duratei de viaţă la ciclare.

Contextul internaţional și schimbarea de paradigmă
Posibilitatea de a schimba ceea ce până nu demult părea natural – utilizarea electricităţii în momentul în care era produsă, la orice scală de putere, de timp şi de locaţie - pare a reformula în mod drastic orice structură de furnizare de electricitate, atât la nivelul reţelelor naţionale, cât şi la nivel individual. Stocarea energiei este în momentul de faţă un „Holy Grail”. Dacă până în momentul de față singură tehnologie viabilă de stocare a energiei era bazată pe simplul pompaj hidro, cu limitări majore în ceea ce priveşte locaţia şi costurile de investiţie, aportul cercetărilor din diverse domenii a făcut posibile noi tipuri de tehnologii, aflate în diverse faze de dezvoltare, care ar permite o largă implementare a acestei noi componente energetice: stocarea. Dat fiind că este cunoscut faptul că nu există un „silver bullet” al tehnologiilor, o abordare multiplă a acestor tehnologii în sensul hibridizării lor, dar şi a personalizării în funcţie de tipul aplicaţiei este conceptul de bază pe care cercetătorii din ICSI Rm. Vâlcea sunt focalizaţi.

Dacă micile baterii ce alimentau electronicele erau deja în cotidianul nostru încă din secolul trecut, noile sisteme sunt gândite să revoluţioneze existenţa printr-o vastă paletă de aplicaţii, de la calculatorare şi până la autovehicule electrice şi stocarea energei în reţea.

Există o uriaşă emulaţie ştiinţifică, coroborată cu investiţii financiare, în sensul dezvoltării de noi baterii bazate pe noi materiale, cu capacitate de stocare crescută şi timp de viaţă ridicat. Numărul organizaţiilor de cercetare ce sunt implicate într-un astfel de efort a crescut exponenţial în ultima decadă de timp, ca un indicator al relevanței industriale a acestui tip de cercetare.

Demersul local și rolul resursei umane
La ICSI Rm. Vâlcea, Laboratorul de baterii şi grupul de cercetare sunt încă în formare, dar primele rezultate sunt promiţătoare. Impulsionat de existenţa unei facilităţi unice, cel puţin în această zonă a Europei, de realizare de baterii într-o versiune flexibilă şi scalabila, dar şi a unei staţii de testare profesionale, grupul are ca obiectiv găsirea unei versiuni optimizate din punct de vedere al arhitecturii şi al materialelor în ceea ce priveşte capacitatea de încărcare şi timpul de viaţă.

Cu un grup de lucru tânăr, ce şi-a făcut ucenicia în cadrul Centrului Naţional pentru Hidrogen şi Pile de Combustibil, înţelegând profundele provocări impuse de tranziţia energetică ce are deja loc la nivel mondial, ROM-EST preia tradiţia institutului de a se adapta şi a oferi un răspuns rapid schimbărilor de paradigmă tot mai dese din domeniul energiei, printr-o evidentă complementaritate cu celelalte nuclee de cercetare.