W drodze do doskonałości

Baterie w samochodach elektrycznych w dalszym ciągu są w drodze do doskonałości. Koszt produkcji, ciężar, pojemność, czas ładowania, nieustannie wymagają poprawienia. Inżynierowie, zatem nieprzerwanie pracują nad rozwiązaniem, które sprawi, że EV staną się prawdziwą konkurencją dla aut spalinowych, zarówno pod względem zasięgu, ceny, a także czasu „tankowania”. Wydaje się, że zwiastunem spełnienia oczekiwań są prace prowadzone od 2012 roku przez Toyotę nad stałym elektrolitem w akumulatorach. Japończycy już zbudowali prototyp auta z nowym zasilaniem napędu elektrycznego. Prezentację samochodu zapowiedzieli na bieżący rok. Będzie to SUV skonstruowany na platformie e-TNGA. Wersja dla klientów ma być dostępna w 2023 lub 2024 roku.
Bateria ze stałym elektrolitem ma wiele zalet w porównaniu do obecnej, czyli płynnym lub żelowym. Zapewnia krótszy czas ładowania, akumuluje energię o większej gęstości, a tym samym wydatnie zwiększa zasięg EV na jednym ładowaniu. Mimo optymizmu płynącego z japońskiej zapowiedzi, temat nie jest prosty. Badania nad bateriami ze stałym elektrolitem trwają nieprzerwanie od ponad 50 lat, a pierwsze zastosowania komercyjne pojawiały się na rynku niespełna dziesięć lat temu. Mimo to, w dalszym ciągu wymagają dopracowania, które umożliwi produkcję i zastosowanie na powszechną skalę.
Baterie obu typów działają praktycznie na tej samej zasadzie, jednak ogniwa ze stałym elektrolitem mogą zgromadzić od dwóch do ośmiu razy większą gęstość energii elektrycznej niż te z płynnym. Ponadto, ryzyko ich zapłonu jest dużo niższe i dzięki temu wymagają mniejszej liczby zabezpieczeń, a dzięki temu można zwiększyć liczbę ogniw w jednym zestawie. Istotną przewagą stałego elektrolitu nad płynnym lub żelowym jest mniejsze wydzielanie się ciepła na poziomie od 70 do 80 procent. Kolejnymi atutami jest wcześniej wspomniane szybsze ładowanie, możliwość uzyskania wyższego napięcia, a przede wszystkim wyższa żywotność ogniw.
Japończycy zapowiadają, że opracowana przez nich nowa bateria ze stałym elektrolitem może zasilać silnik na dystansie 500 kilometrów, a to dwa razy więcej niż w przypadku tradycyjnej baterii o tej samej wielkości. Ponadto, czas ładowania do pełnej pojemności zajmuje 10 minut.
Akumulatory ze stałym elektrolitem dla przyszłości samochodów elektrycznych stanowią kamień milowy, mogą całkowicie zmienić oblicze motoryzacji napędzanej prądem. Jednak podstawowym ich mankamentem jest cena produkcji. W 2012 roku koszt wyprodukowania jednej baterii 20A/h wynosił 100 000 dolarów, a obecne auta elektryczne potrzebują około 1 000 takich ogniw.
Zapowiedzi producenta z kraju Kwitnącej Wiśni sugerują, że problem kosztów produkcji rozwiązał. Pozostaje jeszcze kwestia odporności stałego elektrolitu na niskie temperatury i utrata pojemności ogniw spowodowana powstawaniem dendrytów. Te tworzą się na anodzie podczas ładowania i rozładowywania baterii. W strukturze przypominają igły, które wraz z upływem czasu są coraz większe i finalnie uszkadzają baterię. Jednak w 2018 roku problem został definitywnie rozwiązany.
Branżowi eksperci oceniają, że akumulatory ze stałym elektrolitem zdominują rynek w ciągu najbliższych pięciu lat. Natomiast stosowane w tej chwili baterie litowo-jonowe z ciekłym bądź żelowym elektrolitem stanieją i być może będą bardziej wydajne. Dzisiaj nie ulega najmniejszej wątpliwości, że to właśnie rynek akumulatorów będzie napędzał rozwój elektryfikacji motoryzacji i to dosłownie, jak również w przenośni.

Rzecznik Elektromobilności Autor

Na co dzień jestem rzecznikiem, zatem podejmując decyzję o pisaniu Bloga postanowiłem pozostać w roli. Więcej o mnie...