Mezi naše nejvýznamnější výzkumná témata spadá:
Testování a charakterizace baterií
Výzkum se zaměřuje na měření elektrických a tepelných parametrů bateriových článků a modulů. Typicky je prováděna charakterizace článků v různých režimech (cyklování, pulzní zatížení, skladování) a s využitím širokého spektra diagnostických metod – od elektrochemických měření po analýzy stárnutí a poruchových stavů.
Modelování a predikce životnosti
V rámci skupiny jsou vyvíjeny modely pro popis chování baterií, zaměřující se i na predikce zbývající kapacity a životnosti. Modely jsou založené jak na experimentálních datech, tak na fyzikálních principech. Pro simulace šíření tepla jsou využívány numerické výpočty metodou konečných prvků (FEM), které slouží i pro návrh a optimalizaci tepelných management systémů.
Systémy řízení a softwarové nástroje
Dále jsou vyvíjeny algoritmy pro odhad stavu nabití (State of Charge), zdraví (State of Health) i predikce zbývající životnosti (Remaining Useful Life). Členové skupiny se věnují vývoji a vlastní implementaci systémů pro řízení baterií (Battery Management System), tepelných toků (Thermal Management System) a energetických toků (Energy Management System) včetně diagnostiky a datové podpory.
Druhotné využití baterií (second life)
Náš výzkum se zaměřuje na hodnocení stavu použitých baterií a jejich potenciálu pro další využití po ukončení primární funkce. Sledují se elektrochemické vlastnosti, míra degradace a bezpečnostní rizika s cílem určit vhodnost pro second-life aplikace, jako jsou stacionární úložiště nebo záložní systémy. Hodnocení probíhá s využitím laboratorních testů a metod zaměřených na změny chování článků v čase.
Odpadní zpracování a recyklace baterií
Naše aktivity se zaměřují na vývoj a optimalizaci procesů zpracování baterií po skončení životnosti, a to v souladu s platnými legislativními a bezpečnostními požadavky. Řešeny jsou jednotlivé kroky recyklační předúpravy, jako je vybíjení, drcení a separace frakcí, s důrazem na efektivní získávání černé hmoty (black mass). Součástí výzkumu je také analýza změn v materiálovém složení článků a stability elektrolytů, zejména prostřednictvím identifikace těkavých organických látek metodou plynové chromatografie s hmotnostní spektrometrií (GC-MS, Gas Chromatography – Mass Spectrometry).
Hodnocení environmentálních a ekonomických dopadů
Dopady technologií jsou hodnoceny v celém jejich životním cyklu (Life Cycle Assessment), se zaměřením jak na environmentální zátěž, tak na ekonomickou náročnost. Pro posouzení technologických variant a investiční nákladovosti systémů napříč různými aplikačními scénáři jsou využívány vícekriteriální analytické metody. Získané výsledky slouží jako podklad při rozhodování o výběru vhodných technologických procesů či při návrhu optimalizačních strategií.
Bezkontaktní přenos energie
Náš výzkum se zaměřuje na bezkontaktní přenos energie pomocí magnetické indukce pro dobíjení baterií. Mezi zkoumaná témata patří obousměrné nabíjení elektromobilů, detekce kovových předmětů, optimalizace přenosových cívek, vývoj a řízení výkonové elektroniky.
Aplikovaně orientovaný výzkum skupiny B&ESS-ČVUT se soustředí na konkrétní využití bateriových systémů. Skupina se zabývá návrhem a testováním modulů pro elektromobily, hybridní a domácí úložiště, a také pro systémy pro kosmické mise, jako jsou satelity. Dále přispívá k návrhu akumulačních řešení, která jsou integrována s obnovitelnými zdroji, a podílí se na vývoji systémů energetického hospodaření.
Výsledky výzkumu jsou implementovány ve spolupráci s dalšími výzkumnými skupinami a průmyslovými partnery a jsou dále rozvíjeny v rámci národních i mezinárodních projektů. Do skupiny jsou aktivně zapojeni studenti bakalářského, magisterského a doktorského studia, kteří vypracovávají semestrální projekty a závěrečné práce.
Na čem aktuálně pracujeme?
- Odhadování a predikce životnosti lithium-iontových baterií v kosmických aplikacích.
- Diagnostika lithium-iontových článků pomocí pulzních proudů a elektrochemických metod.
- Modelování bateriových modulů a packů
- Charakterizace a modelování článků určených pro druhotné využití včetně predikce provozního chování.
- Vývoj metod recyklace bateriových článků a modulů se zaměřením na kroky recyklační předpřípravy.
- Experimentální získávání a hodnocení tzv. „černé hmoty“ pro její možné opětovné využití při výrobě nových článků.
- Identifikace a analýza těkavých organických látek z elektrolytů metodou plynové chromatografie s hmotnostní detekcí (GC–MS).
- Hodnocení environmentálních dopadů a ekonomické náročnosti technologií prostřednictvím vícekriteriálních metod a přístupů LCA.
