Nacionalni baterijski center za konkretno pomoč industriji in znanosti - EOL 154/155

Nacionalni baterijski center za konkretno pomoč industriji in znanosti - EOL 154/155

Zelene inovacije in projekti

prof. dr. Robert Dominko, Kemijski inštitut

Zasnova nacionalnega baterijskega centra temelji na potrebi več deležnikov v širši regiji kot podpora pri vključevanju novih tehnologij v proizvodne procese. Materiali, proizvodni procesi in uvedba sodobnih baterijskih sistemov je ena izmed ključnih prioritet pri prehodu v brezogljično družbo.

prof. dr. Robert Dominko, Kemijski inštitut
prof. dr. Robert Dominko, Kemijski inštitut

Zasnova nacionalnega baterijskega centra temelji na potrebi več deležnikov v širši regiji kot podpora pri vključevanju novih tehnologij v proizvodne procese. Materiali, proizvodni procesi in uvedba sodobnih baterijskih sistemov je ena izmed ključnih prioritet pri prehodu v brezogljično družbo.

Glavni cilj nacionalnega baterijskega centra je omogočiti dostop do opreme, ki bo omogočala nadgrajevanje produktov v industriji in prenos znanja iz akademskih krogov v industrijo. Takšna oprema v Sloveniji še ni na voljo oziroma je precej zastarela in ne omogoča dela na konkurenčnih produktih. Namen je vzpostaviti raziskovalno razvojni center, ki bo omogočal nadgradnjo produktov v bolj kompleksne proizvode in storitve. Center bo pokrival v osnovi celotno vrednostno verigo - od uporabe materialov, njihovega vključevanja v akumulatorske celice, do testiranja akumulatorskih celic, paketov in modulov ter v končni fazi tudi njihove življenjske cikle, kjer se bo namembnost uporabe akumulatorskih celic močno razlikovala.

Bolj podrobno lahko cilje opredelimo v naslednjih smereh:

•             Podpora lokalni industriji pri razvoju baterijskih materialov in pri proizvodnji akumulatorskih celic. Ta del bo vključeval pilotno linijo za pripravo vrečastih celic s kapaciteto do 5Ah. Celotna pilotna linija bo omogočala fleksibilnost v uporabi različnih materialov, ki bodo omogočali tudi preizkušanje alternativnih akumulatorskih sistemov. Namen je omogočiti industriji povečanje dodane vrednosti za njihove produkte in akademskim inštitucijam razvoj njihovih produktov do višje tehnološke razvitosti. Pilotna linija bo vsebovala pripravo materialov na več nivojih velikosti šaržnega pristopa, ki vključuje mešanje in homogenizacijo kompozitov ter uravnavanje visokoelastičnih lastnosti za pripravo enakomernih nanosov na tokovne nosilce. Pripravljene kompozite bomo uporabili za pripravo elektrod, ki so med ključnimi deli pri proizvodnji akumulatorskih celic. Kvaliteta ter lastnosti nanosa na tokovne nosilce vpliva na življenjsko dobo, energijsko gostoto, moč in učinkovitost akumulatorske celice. Naslednji korak vključuje sestavljanje akumulatorja ter dodajanje elektrolita, ki mora biti kontrolirano in opravljeno v inertni atmosferi. V ta namen bo imel center set suhih komor, v katerih bomo izvajali polnjenje celic z elektrolitom in njihovo zapiranje. Fleksibilnost opreme bo omogočala različne velikosti vrečastih celic od 5Ah navzdol in dodatno pripravo drugih akumulatorskih sistemov.

Oprema tega ranga je nujna za vsa podjetja, ki nameravajo začeti s proizvodnjo materialov za akumulatorje, kot tudi za podjetja, ki bodo proizvajala celice v Sloveniji.

•             Drugi pomemben segment centra bo testiranje celic (komercialnih in doma pripravljenih) ter tudi testiranje paketov in modulov, ki bodo vključevala testiranja različnih tehnoloških rešitev, ki jih razvijajo številna slovenska podjetja. Na tem področju je ogromno zahtev za vhodno kontrolo, kontrolo delovanja celic med uporabo, preučevanje staranja akumulatorskih celic in s tem povezanih rešitev na nivoju elektronike, ki upočasnjujejo staranje in podobno. To področje se razvija in razvoj elektronike na različnih nivojih potrebuje natančen vpogled, kaj se dogaja znotraj celice. Znanje o li-ionskih akumulatorjih, ki je prisotno v akademskih krogih, modeliranje procesov degradacije in podobno bo lahko verificirano s pomočjo načrtnega testiranja pod različnimi pogoji, ki bodo simulirali realne pogoje v obratovanju. V prvi fazi je namen, da bi bil center opremljen z nekaj tisoč priključnimi mesti, kjer bi potekala detajlna testiranja. Moč vsakega priključnega mesta bo okvirno 1kW (200 A pri napetosti 5V) Dodatno bomo potrebovali priključna mesta, ki bodo omogočala testiranje paketov (napetost do 100V in odjemni tok do 500A) ter modulov. Število testnih mest za pakete in module bo določeno na osnovi potreb v industriji in se bo po potrebi dodajalo.

•             Tretji del, tudi zelo pomemben del nacionalnega baterijskega centra, bo izobraževanje kadra, ki se bo potem vključeval v industrijo. Glede na prihodnje potrebe lahko pričakujemo primanjkljaj kadra v celotni verigi. Na osnovi poizvedovanja o številu zaposlenih v baterijskih tovarnah v Aziji je za vsako GWh proizvedenih akumulatorskih celic na leto potrebno vsaj 300 neposredno in posredno zaposlenih s specifičnim znanjem. Dodatno bo potreba po izobraženem kadru tudi pri implementaciji celic v produkte in storitve. Torej bo industrija poleg dostopa do visoko kvalitetne opreme tudi potrebovala svež kader, ki se bo lahko izobraževal v centru s tem, da bodo študentje izvajali raziskovalno delo, magistrske naloge in doktorska dela direktno na opremi. S tem bodo pridobivali prepotrebne izkušnje za reševanje realnih industrijskih problemov.

Kljub temu, da v Sloveniji še ni postavljena proizvodnja sodobnih akumulatorskih sistemov, obstajajo širši interesi in jasno izražene potrebe industrije na tem področju. V skladu s potrebami potekajo pogovori z zainteresirano industrijo in pregled potreb, ki so trenutno izražene z možnostjo nadaljnjega razvoja in nadgradnje. Center bo omogočal nastajanje in razvoj zagonskih podjetij. To priložnost so zaznali v Zasavski razvojni agenciji, kjer so nas povabili k oddaji projektne dokumentacije v sklopu sredstev za pravičen prehod premogovniških regij. Prvi sklop centra bi se tako lahko financiral iz teh sredstev in kot najbolj verjetna lokacija bo občina Zagorje ob Savi, ki je zelo zainteresirana za vzpostavitev centra v eni izmed industrijskih con. Lega Zasavja je tudi idealna, saj je v osrčju Slovenije in tako zelo lahko dostopen za vse potencialne uporabnike, tudi za študente obeh največjih slovenskih univerz.

Istočasno s prizadevanji po vzpostavitvi Slovenskega nacionalnega baterijskega centra potekajo aktivnosti po vzpostavitvi več komplementarnih centrov s podobno vsebino v različnih regijah južne Evrope (poleg Slovenije še Piemont, Lombardija in Emilija-Romanja iz Italije ter Katalonija in Andaluzija iz Španije). Komplementarnost pomeni, da bo imel vsak center vsaj del opreme, ki bo specifična za posamezen center, drugi centri pa bodo imeli dostop do opreme. Prav tako je dogovorjeno, da bi imeli povezan dostop do opreme, kar bi omogočalo večjo izkoriščenost, centri pa bodo finančno samostojni že v nekaj letih po njihovem nastanku.

Naložbo sofinancirata Republika Slovenija in Evropska unija
iz evropskega sklada za regionalni razvoj. Sofinanciranje spletne strani je bilo pridobljeno preko Vavčerja za digitalni marketing.