Nowe technologie akumulatorowe w autach elektrycznych

Czego dowiesz się z materiału:

• Jakie są różnice między elektrolitami, które można wykorzystywać w akumulatorach aut EV?
• Jak w elektrykach mogą działać ogniwa monokrystaliczne?
• Jakie są perspektywy wprowadzenia nowych technologii na rynek?

Rok 2024 był czasem intensywnych badań nad innowacyjnymi technologiami akumulatorowymi w pojazdach elektrycznych. Ich celem jest eliminacja głównych ograniczeń, takich jak niewystarczający zasięg i długi czas ładowania. Czego więc możemy spodziewać się w przyszłości na rynku baterii do elektryków?

Rosnąca popularność samochodów EV napędza intensywne badania nad technologiami, które mają na celu zwiększenie ich bezpieczeństwa oraz zasięgu. W obecnych akumulatorach bazę wyjściową stanowi ciekły elektrolit. Inżynierowie z całego świata pracują nad rozwiązaniem wykorzystującym elektrolit stały, który charakteryzuje zwiększona gęstość energii i potencjalnie krótszy czas ładowania.

Elektrolit ciekły vs elektrolit stały w bateriach aut elektrycznych

W większości obecnie stosowanych akumulatorów wykorzystuje się elektrolit ciekły, który umożliwia przepływ jonów między anodą a katodą. Proces ten zapewnia poprawne działanie akumulatora i całego pojazdu, ale niesie ze sobą pewne ryzyko wycieku czy zapłonu. Na ten moment jest mimo wszystko również najkorzystniejszym cenowo rozwiązaniem, pozostaje więc standardem w branży. 

Prowadzone badania dążą do wprowadzenia na rynek baterii ze stałym elektrolitem, który wyeliminowałyby problem ograniczonego zasięgu i potencjalnych ryzyk związanych z bezpieczeństwem. Baterie ze stałym elektrolitem, zwanymi bateriami półprzewodnikowymi (solid-state), mogą zrewolucjonizować rynek. Ich główne zalety to:

• większa gęstość energii,
• krótszy czas ładowania, 
• zwiększony zasięg (nawet do 2000 km na jednym ładowaniu),
• poprawa bezpieczeństwa przeciwpożarowego.

Szacuje się, że czas ładowania baterii półprzewodnikowych może być porównywalny do tankowania paliwa w samochodach spalinowych, co byłoby ogromnym krokiem naprzód w rozwoju elektromobilności.

Ogniwa monokrystaliczne w samochodach elektrycznych

Nową perspektywę dla akumulatorów EV otwierają także ogniwa monokrystaliczne, znane dotychczas z zastosowań w fotowoltaice. Badania przeprowadzone w Kanadzie wykazały, że baterie oparte na tej technologii mogą działać nawet 10 razy dłużej niż obecne akumulatory litowo-jonowe. Współpraca naukowców z Teslą dowiodła, że samochody elektryczne wyposażone w takie akumulatory mogłyby osiągnąć zasięg nawet 8 milionów kilometrów. Dodatkowo, mają one umożliwiać 20 tysięcy cykli ładowania, co oznacza, że po sześciu latach intensywnej eksploatacji utracą jedynie 20% początkowej pojemności. Takie rozwiązanie przyczyniłoby się do znacznego zmniejszenia ilości zużytych baterii i ograniczenia odpadów elektronicznych.

Wyzwania i przyszłość akumulatorów EV

Rozwój nowoczesnych technologii może zlikwidować główne bariery związane z zakupem pojazdów elektrycznych. Baterie o większym zasięgu, krótszym czasie ładowania i dłuższej żywotności uczynią EV bardziej konkurencyjne wobec aut spalinowych. Zwiększona trwałość akumulatorów może też obniżyć koszty użytkowania pojazdów elektrycznych, co w dłuższej perspektywie przełoży się na ich większą opłacalność.

Jednak nowe technologie wiążą się również z wyzwaniami. Baterie półprzewodnikowe i ogniwa monokrystaliczne to rozwiązania o ogromnym potencjale, ale ich wdrożenie wymaga:

• dopasowania do obecnych modeli samochodów elektrycznych, 

• optymalizacji kosztów produkcji,

• stabilizacji cen dla konsumentów,

• odpowiedniego przygotowania serwisów samochodów elektrycznych.

Przewiduje się, że początkowo nowoczesne akumulatory będą stosowane w modelach premium, a dopiero później staną się bardziej dostępne dla szerokiego grona użytkowników. Eksperci podkreślają, że przełom w elektromobilności nastąpi w momencie, gdy innowacyjne baterie będą cenowo konkurencyjne.

Kiedy nowe akumulatory pojawią się na rynku?

Prognozy dotyczące wprowadzenia nowych baterii nie są jednoznaczne. Według analiz, komercjalizacja baterii ze stałym elektrolitem może potrwać do 2030 roku. Niektóre koncerny zapowiadają jednak wcześniejsze wdrożenie:

• SAIC deklaruje, że ich baterie półprzewodnikowe mogą pojawić się już w tym roku,

• Volkswagen planuje rozpoczęcie produkcji w 2026 roku,

• Toyota zapowiada premierę własnych baterii w 2027 roku.

Przyszłość akumulatorów do samochodów elektrycznych wygląda obiecująco. Nowe technologie mogą znacząco poprawić zasięg, bezpieczeństwo i żywotność baterii, jednocześnie zmniejszając koszty eksploatacji pojazdów. Kluczowym wyzwaniem pozostanie obniżenie kosztów produkcji i dostosowanie cen do oczekiwań rynku, a w dalszej kolejności odpowiednie przygotowanie serwisów samochodów elektrycznych do obsługi baterii nowego typu.  Najbliższe lata z pewnością będą okresem dynamicznych zmian i innowacji w sektorze elektromobilności.