•EIT RawMaterials współfinansuje wdrożenie przemysłowej produkcji nowego kompozytu krzemowo-węglowego, jako aktywnego materiału anodowego w bateriach litowo-jonowych
• Partnerzy naukowi projektu – instytut Fraunhofer ISE, Uniwersytet Alberta i Ludwika we Fryburgu oraz centrum CENIDE przy Uniwersytecie Duisburg-Essen, wnoszą do projektu swoje możliwości badawcze
Duisburg, 22 grudnia 2022 roku Firma PCC Thorion GmbH, spółka zależna Grupy PCC z siedzibą w Duisburgu, rozpoczęła wraz z partnerami naukowymi – Instytutem Fraunhofera ds. Systemów Energii Słonecznej ISE, Uniwersytetem Alberta i Ludwika we Fryburgu oraz centrum CENIDE przy Uniwersytecie Duisburg-Essen – współpracę nad projektem badawczym, który ma na celu poprawę wydajności baterii litowo-jonowych. Na realizację projektu zostały przyznane środki unijne w wysokości 3,5 miliona euro. Celem jest osiągnięcie produkcji na skalę przemysłową innowacyjnego kompozytu krzemowo-węglowego, który został opracowany przez PCC Thorion i Fraunhofer ISE jako materiał anodowy oraz odpowiednich dla niego nanocząstek krzemu.
Partner finansujący EIT RawMaterials wchodzi w skład Europejskiego Instytutu Innowacji i Technologii i wspiera projekt zwiększenia wydajności baterii litowo-jonowych w ramach programu wsparcia KAVA 9. Oprócz Fraunhofer ISE, PCC Thorion pozyskał jako kolejnych partnerów do współpracy także Uniwersytet Alberta i Ludwika we Fryburgu oraz Centrum Nanointegracji Duisburg-Essen (CENIDE), należący do Uniwersytetu Duisburg-Essen. Każda z instytucji wniesie do projektu swój potencjał badawczy oraz innowacyjną wiedzę w dziedzinie materiałów akumulatorowych.
Materiał kompozytowy opracowany przez PCC Thorion i Fraunhofer ISE to wyjątkowo skuteczny materiał anodowy dla baterii litowo-jonowych, który przyczynia się do optymalizacji tego kluczowego elementu funkcjonowania przyszłej, neutralnej klimatycznie gospodarki. W porównaniu z tradycyjnym materiałem anodowym, czyli grafitem, zaletą krzemu jest jego teoretycznie dziesięciokrotnie większa pojemność magazynowania energii. Dzięki tej właściwości innowacyjny krzemowo-węglowy materiał kompozytowy przyczyni się do znacznego zwiększenia pojemności baterii litowo-jonowych, a tym samym do znacznie większego zasięgu pojazdów napędzanych energią elektryczną. Kolejną zaletą jest krótszy czas ładowania, co jest kluczowym czynnikiem dla komercjalizacji np. samochodów elektrycznych.
Ambicją partnerów jest udostępnienie silnie rozwijającej się branży akumulatorowej tego kompozytu krzemowo-węglowego jako materiału typu „drop-in”, który pozwoli na płynną integrację z istniejącymi procesami produkcyjnymi i będzie można go użyć jako zamiennika dotychczas stosowanego materiału anodowego, czyli grafitu. W rezultacie intensywnej współpracy partnerom udało się przedstawić niezwykle obiecujące wyniki w zakresie osiągalnej pojemności właściwej i stabilności cyklu, czyli trwałości wytrzymałości tego materiału anodowego w ogniwach akumulatorowych. Obecnie konsorcjum rozpoczęło pracę nad kompletnymi ogniwami akumulatorowymi. Tym samym zostały spełnione warunki dla kolejnego etapu projektu, którym jest skalowanie procesu produkcyjnego przy wsparciu finansowym UE.
Kolejną zaletą rozwiązania opracowanego przez PCC Thorion i Fraunhofer ISE jest bezpieczeństwo dostaw kluczowego materiału wyjściowego, czyli krzemu, ponieważ jest on produkowany przez zależną od Grupy PCC spółkę PCC BakkiSilicon hf. w Islandii. Do energochłonnej produkcji krzemu wytwórnia spółki wykorzystuje ponadto wyłącznie energię elektryczną pochodzącą z odnawialnych źródeł energii, przede wszystkim z energii geotermalnej, dzięki czemu ślad węglowy krzemowo-węglowego komponentu akumulatorowego jest znacznie ograniczony.
„Gotowość EIT RawMaterials do udziału w projekcie potwierdza słuszność koncepcji wprowadzenia na rynek aktywnego materiału anodowego, produkowanego w sposób zrównoważony w oparciu o krzem wytworzony przez nas w Islandii przy użyciu 100 % energii odnawialnej“ wyjaśnia dr Peter Wenzel, prezes zarządu PCC SE, spółki macierzystej PCC Thorion. „Uważamy, że stawia to nas w dobrej pozycji, aby przy wykorzystaniu istniejącego zaplecza produkcyjnego przyczynić się do zabezpieczenia dostaw dla branży akumulatorowej w Europie,” dodaje.
O PCC Thorion
PCC Thorion GmbH to młoda, innowacyjna firma, która skupia się na rozwoju i produkcji kompozytów krzemowo-węglowych oraz innych materiałów na bazie krzemometalu, mających zastosowanie w produkcji baterii. Jest spółką zależną firmy PCC SE z siedzibą w Duisburgu, a tym samym częścią Grupy PCC, która prowadzi swoją działalność na całym świecie i zatrudnia ponad 3,3 tys. pracowników. Podstawowe kompetencje spółek siostrzanych PCC Thorion koncentrują się w obszarze produkcji surowców chemicznych i chemikaliów specjalistycznych, krzemu i pochodnych krzemu oraz w logistyce kontenerowej. Firma jest ściśle związana ze spółką PCC BakkiSilicon hf., która eksploatuje w Islandii jedną z najnowocześniejszych i najbardziej przyjaznych dla klimatu wytwórni krzemometalu na świecie. Dzięki temu PCC Thorion jest w stanie zbudować zrównoważony i bezpieczny łańcuch produkcji od surowca po produkt końcowy. Dodatkowe informacje o PCC Thorion są dostępne na stronie internetowej https://www.pcc-thorion.eu.
O Instytucie Fraunhofera ds. Systemów Energii Słonecznej (ISE)
Instytut Fraunhofera ds. Systemów Energii Słonecznej (ISE) z siedzibą we Fryburgu Bryzgowijskim, zatrudniający 1300 pracowników, jest największym instytutem badawczym w dziedzinie energii solarnej w Europie. Fraunhofer ISE angażuje się w działania na rzecz zrównoważonego, opłacalnego, bezpiecznego i społecznie sprawiedliwego systemu zaopatrzenia w energię w oparciu o odnawialne źródła energii. W ramach badań nad efektywnością energetyczną, wytwarzaniem energii, dystrybucją i magazynowaniem energii, instytut stwarza techniczne warunki do efektywnego i proekologicznego zaopatrzenia w energię zarówno w krajach uprzemysłowionych, jak i na rynkach wschodzących i rozwijających się. W tym celu instytut opracowuje materiały, komponenty, systemy i procesy w pięciu obszarach działalności: fotowoltaika; energooszczędne budynki; technologie wodorowe i magazynowanie energii elektrycznej; ciepłownie i procesy przemysłowe oparte o energię słoneczną; oraz energoelektronika, sieci elektroenergetyczne i systemy inteligentne. Szczególną cechą Fraunhofer ISE jest znakomita infrastruktura techniczna instytutu, która dziś dzieli się na osiem centrów laboratoryjnych oraz cztery okołoprodukcyjne ośrodki ewaluacji technologii. Ponadto instytut posiada kilka akredytowanych ośrodków badań. Instytut jest członkiem Fraunhofer-Gesellschaft, największej w Europie organizacji zajmującej się badaniami aplikacyjnymi. www.ise.fraunhofer.de
O Uniwersytecie Alberta i Ludwika
Założony w 1457 roku Uniwersytet we Fryburgu Bryzgowijskim należy do najstarszych niemieckich uniwersytetów i jest dziś jedną z wiodących instytucji badawczych oraz uczelni wyższych kraju (https://uni-freiburg.de/). Ambicją uczelni jest wyznaczenie nowych obszarów badawczych i prowadzenie w nich pionierskich prac. Aktywnie promuje wymianę międzynarodową, a jego położenie w centrum Europy w bliskości Szwajcarii i Francji dodatkowo wspiera jego międzynarodowy charakter. W dziedzinie nauk przyrodniczych zajął szóste miejsce w Europie, a drugie miejsce w Niemczech, w rankingu Komisji Europejskiej oceniającym ogólny wpływ na badania naukowe. Uniwersytet Fryburski we Freiburgu ściśle współpracuje z zewnętrznymi instytucjami badawczymi mającymi swoją siedzibę we Freiburgu. W ich skład wchodzi pięć Instytutów Fraunhofera, w tym wspomniany wyżej Instytut Systemów Energii Słonecznej. Łącznikiem umożliwiającym współpracę jest Fryburskie Centrum Badań Materiałowych FMF (https://www.fmf.uni-freiburg.de/), którego laboratorium materiałów akumulatorowych zrealizuje niniejszy projekt UE przy koordynacji Grupy Krossing (https://www.krossing-group.de/research/batteries/).
O CENIDE – Centrum Nanointegracji Duisburg-Essen
CENIDE jest centralną jednostką naukową reprezentującą profil „nanonauk” przy Uniwersytecie Duisburg-Essen. Licząc ponad 85 grup roboczych z zakresu nauk przyrodniczych i inżynieryjnych, a także medycyny, CENIDE jest jednym z największych ośrodków badawczych w dziedzinie nanonauk w Europie. CENIDE integruje badania podstawowe z przetwarzaniem funkcjonalnych nanomateriałów, a także ich wdrożeniem przemysłowym oraz współpracuje z międzynarodowymi partnerami akademickimi, jak również z kilkoma firmami branżowymi. Unikalny budynek badawczy NanoEnergieTechnikZentrum (NETZ) jest częścią CENIDE i posiada m.in. urządzenia do produkcji nanomateriałów z fazy gazowej oraz ich dalszego przetwarzania, a także zaawansowane technologicznie centrum mikroskopii, tzw. „Interdisciplinary Center for Analytics on the Nanoscale (ICAN)”.