Toshiba heeft een prototype ontwikkeld voor een nieuw type oplaadbare lithium-ionbatterij die water als waterige elektrolyt gebruikt. Deze nieuwe batterij bevat geen ontvlambare organische oplosmiddelen, waardoor hij kan werken bij lage temperaturen van zelfs -30 ° C en een laag risico vertoont bij langdurig gebruik, zelfs in geval van brand. Het levert ook een hoge duurzaamheid van 2.000 laad- en ontlaadcycli, waardoor het in veel energieopslagtoepassingen met grote capaciteit kan worden gebruikt.
De energie die kan worden verkregen uit hernieuwbare energiebronnen zoals zon en wind fluctueert met het tijdstip van de dag, het weer, het seizoen en de locatie. Als we een stabiele stroomvoorziening uit deze hernieuwbare energiebronnen willen realiseren, hebben we grootschalige stationaire batterijen nodig die deze energie kunnen opslaan wanneer deze beschikbaar is en deze kunnen afnemen tijdens de vraag. Deze grootschalige batterijen zijn normaal gesproken oplaadbare lithium-ionbatterijen (LIB) met een hoge energiedichtheid; De keerzijde van deze LIB-batterijen is echter dat ze ontvlambare organische oplosmiddelen gebruiken om een hoge energiedichtheid te bereiken. Dit is een groot veiligheidsprobleem en daarom mogen deze grootschalige opslagbatterijen niet worden gebruikt in toepassingen waar een hoog veiligheidsniveau vereist is.
De vorige SCiB-batterijen van Toshiba hadden verbeterde veiligheidsprestaties door de gebruikelijke grafietanode te vervangen door een niet-ontvlambaar lithiumtitanaatoxide (LTO). Nu heeft het bedrijf de veiligheid verder vergroot door een batterij te ontwikkelen die gebruikmaakt van een waterige elektrolyt. Terwijl de LTO de accu beschermt tegen schokken en trillingen, zorgt de waterige elektrolyt voor veiligheid bij brand op de opstellingslocatie. Deze vooruitgang vereenvoudigt zowel de veiligheidsmaatregelen die nodig zijn tijdens de installatie als verbreedt het bereik van locaties waar systemen kunnen worden geïnstalleerd. Het is nu mogelijk om installatie in de buurt van woonwijken en in kantoorgebouwen te overwegen, een factor die zal bijdragen aan het bredere gebruik van grootschalige accu's.
Het probleem met waterige batterijen tot nu toe was dat de elektrolyse van waterige elektrolyt na verloop van tijd de prestaties van de batterij en de cyclus verslechtert. Toshiba heeft dit overwonnen met een nieuwe batterijstructuur die een vaste elektrolytafscheider en een elektrolyt combineert met een hoge concentratie lithiumzout. Deze benadering voorkomt dat waterstofionen (watermoleculen) van de kathode naar de anode migreren, waardoor de elektrolyse wordt onderdrukt, zoals weergegeven in de hoofdafbeelding. Het heeft de prestaties verbeterd door het aantal laad- en ontlaadcycli te verhogen tot meer dan 2.000, 10 keer hoger dan mogelijk is met de huidige technologie, terwijl het ook een spanning van 2,4 V bereikt, hoog voor een waterige batterij.
De nieuwe batterij gebruikt een waterige elektrolyt die niet bevriest bij lage temperaturen, waardoor laden en ontladen wordt gerealiseerd bij een temperatuur zo laag als -30 ° C.Een ander pluspunt is dat de waterige elektrolyt niet alleen de operationele veiligheid verbetert, maar naar verwachting ook de kosten zal verlagen door productiefaciliteiten te vereenvoudigen. Toshiba zal het onderzoek en de ontwikkeling van de waterige batterij verder bevorderen, met als doel om in een vroeg stadium monsters te leveren.