
Da li smo nadomak "svetog grala" kada su u pitanju baterije za električna vozila?
Kako teče trka u borbi za dominaciju na tržištu električnih vozila može se lepo ilustrovati primerom čvrstih (solid state) baterija. Kineska autoindustrija je nedavno promovisala model vozila koje bi trebalo da uđe u serijsku proizvodnju 2026. godine, dok gigant nemačke autoindustrije tek počinje da radi na razvoju modela koji je planiran za 2030. godinu.
Kinezi se još jednom pokazuju kao dominatni u ovom sektoru iako se istraživanja čvrstih baterija rade širom sveta, a mnoge automobilske kompanije kupuju ili deo ili cele firme koje se bave istraživanjem čvrstih baterija.
One se nazivaju svetim gralom električne autoindustrije jer u odnosu na aktuelnu litijum-jonsku bateriju, ova bi trebalo da ima veći kapacitet, veći broj punjenja i brže punjenje. To bi omogućilo automobilima da veći domet, odnosno izdržljivost.
Gotovo stalno, dolazi do novih pomaka u razvoju čvrstih baterija. Ključ je u pronalaženju što boljeg hemijskog jedinjenja za provođenje struje.
Čvrste baterije za razliku od litijum-jonskih baterija ne koriste tečni elektrolit, deo baterije gde se joni kreću između anode i katode tokom rada. Umesto toga koristi se čvrst materijal, koji ima veću energetsku gustinu, odnosno kapacitet skladištenja i daleko manji rizik od požara. Ovo bi bile velike prednosti za industriju Električnih vozila (EV).
Veći kapacitet, brže punjenje, sigurnije
Čvrsti elektrolit ne služi samo kao provodnik jona već i kao separator, čime se pojednostavljuje konstrukcija i smanjuje masa baterija. Pored toga, čvrst elektrolit eliminiše mogućnost zapaljenja baterije u slučaju oštećenja. Zahvaljujući tome samo kućište baterije ne mora da bude tako masivno, što osim što olakšava vozilo, pojeftinjuje proizvodnju.
Nedavno su istraživači podvrgli pirohlorski elektrolit seriji visokotehnoloških testova. Baterija se dobro pokazala na niskim temperaturama. Stručnjaci naveli operativni raspon od -10 stepeni do 100 stepeni Celzijusa, dok, kako je navedeno u Sajentifik amerikan (Scientific American), standardne litijum-jonske baterije najbolje funkcionišu u proseku, na temperaturama od 0 do 60 stepeni.
Osim, većeg kapaciteta, bržeg punjenja, veće bezbednosti ova baterija ima i duži rok upotrebe. Tako je projektovani prosečan životni vek baterija litijum-jonskih u električnim automobilima oko 10 godina.
Pored očiglednih prednosti za korisnike, solid-state baterije imaju potencijal da značajno smanje ekološki otisak električnih automobila. Proizvodnja ovih baterija zahteva manje resursa i generiše manje otpada, što ih čini održivijom opcijom u poređenju sa trenutnim tehnologijama. Ono što je važno za građane Srbije, jeste da litijum nije neophodan za proizvodnju ovakvih baterija.
Razvoj čvrstog elektrolita nije jednostavan, jer on mora da bude stabilan, da ima visoku jonsku provodljivost i da je pogodan za masovnu proizvodnju. Ocene stručnjaka su da su litijum-jonske baterije trenutno dostigle svoj maksimum i da daljim ulaganjima mogu da se prave samo manji pomaci u poboljšanju njihovih performans, tako da je istraživanje čvrstih baterija pravac u kome će razvijati tehnologija.
Trenutno se za proizvodnju čvrstog elektrolita koriste karamika, odnosno minerali i polimeri. Polimeri su jeftiniji za proizvodnju, ali su slabiji provodnici jona. Pored toga, polimeri imaju problem sa provodljivošću jona na sobnoj temperaturi, pa je bateriju potrebno održavati na temperaturi od 60 stepeni Celzijusa.
Sarađuju svi
Keramički polimeri su bolji provodnici. S druge strane, lošija su im mehanička svojstva. Krti su i lomljivi. Takođe, jedna od opcija je i proizvodnja solid-state baterije sa čvrstim elektrolitom i anodom od litijuma. Ovaj koncept obećava neuporedivo poboljšane performanse, ali je problem u tome što je litijum prilično nestabilan.
Koliko je ova tema važna, svedoči i saradnja istraživača iz Nemačke i Kine iako pre svega zemlje zapada žele što veću samostalnost kada je u pitanju Kina. Istraživači sa Univerziteta u Gisenu, Tehnološkog instituta u Karlsrueu i Univerziteta u Pekingu, rade na bateriji čija je gustina energije u najboljem slučaju tri puta veća od one kod trenutnih litijum-jonskih baterija. Istraživački rad dalje govori o izuzetno velikoj brzini punjenja, što bi moglo učiniti izvodljivim ukupno vreme punjenja ispod jednog minuta.
Teoretski vreme punjenja bi moglo da bude 24 sekunde. U svakom slučaju ceo ciklus punjenja bi trajao 12 minuta kako bi se maksimizirao životni vek baterije. To znači da se solid-state baterija može puniti sedam puta dnevno više od deset godina.
Koje je tvoje mišljenje o ovome?
Učestvuj u diskusiji ili pročitaj komentare