Tehnologija papirnatih baterij: krajinske in trajnostne inovacije

Trend 1: Trajnostna, biorazgradljiva zasnova na osnovi celuloze  

Pregled tehnologije 

Papirnate baterije nadomeščajo običajne plastične ali polimerne separatorje s celuloznim papirjem, kar ponuja popolnoma trajnostne in biorazgradljive naprave. Flintov prototip uporablja celulozo na rastlinski osnovi, elektrolite na vodni osnovi in reciklirane kovine (npr. cink, mangan), kar omogoča kompozabilnost in minimalen okoljski odtis. 

Katalizatorji inovacij 

• Povpraševanje po okolju prijaznih baterijah, ki jih je mogoče reciklirati po uporabi 

• Izogibanje litiju, kobaltu in niklju zaradi skrbi za oskrbo in okolje 

• Regulativni in potrošniški pritisk za bolj zelene alternative 

Ključni akterji in inovacije 

• Flint (Singapur): Demonstrirali so kompostabilno papirnato baterijo z gostoto energije ~226 Wh/kg in življenjskim ciklom, primerljivim z litij-ionskimi baterijami. 

• Druga akademska prizadevanja za izgradnjo prevodnih papirnatih naprav z izboljšanimi CNT. 

Pridobitve in sodelovanja 

• Še ni znano; načrtujejo se komercialna partnerstva in pilotna proizvodnja. 

Trend 2: Visoka energijska gostota prek nanomaterialov 

Pregled tehnologije 

Vdelava ogljikovih nanocevk (CNT) ali srebrnih nanožic v celulozni papir poveča električno prevodnost, površino in kapaciteto – s čimer premosti vrzel v zmogljivosti litij-ionskih baterij. 

Katalizatorji inovacij 

• Zmožnost povečanja obsega papirja, izboljšanega z nanomateriali, s tiskanjem in proizvodnjo iz role v rolo. 

• Naraščajoče povpraševanje po prenosni elektroniki, senzorskih vozliščih interneta stvari in medicinskih vsadkih. 

Ključni akterji in inovacije 

• Stanford in drugi so eksperimentirali s samoobnavljajočimi se polimernimi vezivi in anodami iz silicijevih mikrodelcev, pri čemer so za stabilnost in visoko kapaciteto silicijevih anod uporabili kompozite iz ogljikovih nanodelcev. 

• Prejšnja raziskava PNAS leta 2007 je predstavila fleksibilne nanokompozitne papirnate elektrode 

Pridobitve in sodelovanja 

• Še ni znano; načrtujejo se komercialna partnerstva in pilotna proizvodnja. 

Trend 3: Prilagodljive, tiskane in nosljive aplikacije 

Pregled tehnologije 

Papirnate baterije je mogoče tiskati (sitotisk ali vosek), upogibati, prepogibati in oblikovati – zaradi česar so idealne za nosljive naprave, medicinske pripomočke, oznake za enkratno uporabo interneta stvari in drugo. 

Katalizatorji inovacij 

• Hitra rast fleksibilne elektronike in povpraševanje po lahkih, konformnih baterijah 

• Tehnologije tiskanja, ki omogočajo poceni prilagajanje serij 

Ključni akterji in inovacije 

• Različne akademske skupine so predstavile fleksibilne tiskane primarne baterije ZnAgO, ki napajajo zaslone z e-črnilom in imajo visoko mehansko odpornost. 

• Flintove predstavitve na sejmu CES so poudarjale prilagodljive, varne in lahke prototipe, primerne za različne oblike. 

Pridobitve in sodelovanja 

• Zaenkrat še ni novic o javnih nabavah, vendar je prevajanje iz akademske v industrijo že v teku. 

Trend 4: Prilagodljiva masovna proizvodnja in zmanjšanje stroškov 

Pregled tehnologije  

Flint si prizadeva za rast z uporabo cenejših materialov (papirja in rastlinskih komponent) ter konvencionalnih proizvodnih metod, s ciljem, da proizvodni stroški ≤ 10 % stroškov litij-ionskih baterij. 

Katalizatorji inovacij 

• Pomembna stroškovna prednost zaradi obilice surovin 

• Poenostavljena montaža brez zapletenih ohišij ali strupenih topil 

• Naraščajoče naložbe v zagonska podjetja na področju trajnostne energije. 

Ključni akterji in inovacije 

• Flint: Načrtuje pilotno proizvodnjo v Singapurju leta 2025. Ciljni stroški ~10 % stroškov litij-ionskih baterij, množična skalabilnost prek proizvodnje z role na rolo. 

Pridobitve in sodelovanja 

• Zaenkrat še ni novic o javnih nabavah, vendar je prevajanje iz akademske v industrijo že v teku. 

Trend 5: Nove kemijske metode za kovinsko-papirno industrijo (npr. cink, mangan) 

Pregled tehnologije  

Nekatere zasnove papirnatih baterij imajo v papirno matrico vgrajene cinkove ali manganove elektrode, kar ponuja varnejše vodne kemijske procese in združljivost s fleksibilnimi formati. 

Katalizatorji inovacij 

• Vodne kovinske kemije zmanjšujejo tveganje požara in strupenost 

• Združljivost s cenovno ugodnimi kovinami (Zn, Mn) in tehnikami tiskanja 

Ključni akterji in inovacije 

• Flint: Uporablja reciklirane kovine, kot sta cink in mangan, z energijsko gostoto do 226 Wh/kg. 

• Raziskave fleksibilnih cinkovo-ionskih baterij z uporabo hidrogelnih elektrolitov prav tako podpirajo integracijo fleksibilnega kovinskega papirja, čeprav v laboratorijski in ne komercialni obliki. 

Pridobitve in sodelovanja 

• Zaenkrat še ni novic o javnih nabavah, vendar je prevajanje iz akademske v industrijo že v teku.