Gęstość energii ogniw da się zwiększyć bez dokładania masy – wystarczy grubsza powłoka elektrod. Naukowcy z Fraunhofer ISE pokazali architekturę ogniw, w której warstwa materiału aktywnego ma nawet 800 mikrometrów grubości, a ogniwo magazynuje o 10–15 proc. więcej energii niż konstrukcje dotychczasowe.
Trzy razy grubsza elektroda, mniej kolektorów prądu
W klasycznym ogniwie powłoka elektrody i folie przewodzące, czyli kolektory prądu, układają się naprzemiennie w wiele cienkich warstw. Powłoka zawiera materiał aktywny, który magazynuje energię, a kolektory odprowadzają prąd. Zespół z Fraunhofer ISE zwiększył grubość powłoki z typowych 100–200 mikrometrów do nawet 800 mikrometrów, czyli ponad trzykrotnie.
Grubsza elektroda oznacza mniej warstw, a więc i mniej kolektorów prądu w tej samej obudowie. Przy niezmienionej masie ogniwa zostaje więcej miejsca na materiał aktywny – a to właśnie on odpowiada za ilość zmagazynowanej energii.
10–15 proc. więcej energii przy tej samej masie
Według instytutu gęstość energii ogniw wzrosła o 10–15 proc., zależnie od typu i konstrukcji baterii. Jak wyjaśnia dr Oliver Fitz, kierujący zespołem technologii ogniw w Fraunhofer ISE, ograniczenie liczby kolektorów prądu zwolniło miejsce dla materiału aktywnego, a samą koncepcję ogniwa można stosunkowo łatwo przenieść na inne chemie.
Testy w trzech chemiach: lit, sód i cynk
Nową architekturę sprawdzono najpierw na małych ogniwach laboratoryjnych – cynkowo-jonowych, sodowo-jonowych i litowo-jonowych. Dla ogniw litowo-jonowych zespół wykonał dodatkowo prototypy ogniw kieszeniowych na półautomatycznej linii w cleanroomie Centrum Elektrycznego Magazynowania Energii Fraunhofer ISE.
Wyniki nie oznaczają gotowości do produkcji seryjnej. Instytut mówi raczej o obiecującym podejściu do przyszłej industrializacji nowej architektury elektrod i ogniw.
Bez PFAS i bez toksycznych rozpuszczalników
Elektrody są wolne od PFAS, czyli substancji per- i polifluoroalkilowych, nazywanych „wiecznymi chemikaliami” ze względu na trwałość w środowisku. Produkcja nie wymaga też toksycznych rozpuszczalników.
Tańsza produkcja i szansa dla mniejszych firm
Nowa architektura była projektowana z myślą o przyszłej produkcji masowej. Linia do wytwarzania takich elektrod ma znacznie mniejszą złożoność procesu niż klasyczne powlekanie na mokro, co przekłada się na niższe nakłady inwestycyjne oraz niższe koszty operacyjne – potrzeba mniej miejsca i energii. W efekcie technologia otwiera możliwość uruchomienia własnej produkcji ogniw w Niemczech, zwłaszcza mniejszym i średnim firmom.
W gronie partnerów projektu jest między innymi Helmut Hechinger GmbH & Co. KG. Jak przekonuje Markus Duffner, prezes spółki, firma już ponad 30 proc. przychodów czerpie z obszaru e-mobilności, a jeśli dalsze prace nad skalowaniem potwierdzą opłacalność, możliwa będzie industrializacja – dla produkcji ogniw na potrzeby magazynów stacjonarnych firma widzi potencjał w Badenii-Wirtembergii.
Magazyny energii i samochody elektryczne
Nowe ogniwa są szczególnie interesujące dla stacjonarnych magazynów energii (BESS), ale i dla baterii trakcyjnych, gdzie wyższa gęstość energii może wydłużyć zasięg. Prof. dr Andreas Bett, dyrektor Fraunhofer ISE, zwraca uwagę, że w systemie neutralnym klimatycznie stacjonarne magazyny bateryjne są niezbędne do pokrywania porannego i wieczornego szczytu – w Kalifornii baterie dostarczają już wtedy większość energii – a Niemcy powinny budować moce produkcyjne, by odpowiadać na rosnący popyt.
O tym, jak magazyny energii zmieniają rachunki i kiedy mają sens, pisaliśmy w artykule Magazyny energii tanieją – czy warto je mieć w domu i firmie?
Projekty VORAN, INFAB i WinZIB2
Prace prowadzono w trzech projektach finansowanych ze środków federalnych: VORAN (innowacyjny magazyn na ogniwach sodowo-jonowych, realizowany do czerwca 2027 r.), INFAB (ogniwa cynkowo-jonowe do magazynów stacjonarnych, zakończony) oraz WinZIB2 (cynkowo-jonowy system bateryjny, zakończony). Projekty VORAN i INFAB finansowało Federalne Ministerstwo Gospodarki i Energii, a WinZIB2 – Federalne Ministerstwo Edukacji i Badań. Do finansowania dołączyło się także ministerstwo gospodarki Badenii-Wirtembergii.
Poza Hechingerem w konsorcjum są acp systems AG, która przygotowuje urządzenia do wytwarzania elektrod, Instytut Fotowoltaiki Uniwersytetu w Stuttgarcie (ipv) oraz Karlsruhe Institute of Technology i Helmholtz Institute Ulm. Nowa architektura ogniw to kolejny sygnał przyspieszenia prac nad ogniwami – podobnie jak opisywany przez nas postęp przy ogniwach LMR opracowywanych przez LG Energy Solution.
Źródła
- Fraunhofer ISE, komunikat prasowy „More Energy at the Same Weight: Fraunhofer ISE Optimizes Battery Cells”: https://www.ise.fraunhofer.de/en/press-media/press-releases/2026/more-energy-at-the-same-weight-fraunhofer-ise-optimizes-battery-cells.html
- electrive.com, „Fraunhofer ISE increases energy density of battery cells”: https://www.electrive.com/2026/09/10/fraunhofer-ise-increases-energy-density-of-battery-cells/
- pv magazine, „New electrode design increases battery energy density by up to 15%”: https://www.pv-magazine.com/2026/09/09/new-electrode-design-increases-battery-energy-density-by-up-to-15/
