Razvoj čvrstih baterija ide svojim tokom

Čvrste baterije već duže vreme važe za glavnu nadu elektromobila u trci za globalnu dominaciju nad vozilima sa motorima na gorivo. Takve baterije razvijaju se u mnogim zemljama, ali najintenzivniji radovi odvijaju se u Kini.

Na primer, kompanija Chery već duže vreme samostalno razvija čvrste baterije, a prošle godine predstavila je konceptni automobil Liefeng opremljen upravo tom tehnologijom. Iako danas laboratorijski i testni uzorci takvih baterija više nisu retkost, plan da serijska proizvodnja počne već naredne godine zaista deluje izuzetno zanimljivo.

Chery je sada otkrio koncept čvrste baterije sa neuobičajeno visokom gustinom skladištenja energije. U njoj polimerizovani čvrsti elektrolit reaguje sa katodom od litijuma i mangana. Inženjeri su uspeli da postignu gustinu energije od 600 Wh/kg, što je otprilike dvostruko više od proseka današnjih litijum-jonskih baterija. Teoretski, to bi omogućilo domet električnih vozila i do 1.500 kilometara, ali sam proizvođač priznaje da će realan domet bez punjenja biti nešto manji — oko 1300 kilometara, što je i dalje impresivno.

Posebna pažnja tokom testiranja bila je posvećena bezbednosti. U ispitivanjima je prototip baterije izdržao ozbiljna mehanička oštećenja: probijan je ekserima i bušen električnom bušilicom, ali bez ikakvog zadimljavanja ili zapaljenja. Pilot-proizvodnja čvrstotelo baterija Chery planirana je za narednu godinu, dok se njihova masovna primena u električnim vozilima očekuje 2027. godine.

U međuvremenu, kineski naučnici već su razvili nekoliko pravaca daljeg usavršavanja čvrstih baterija. Klasični čvrsti elektroliti na bazi sulfida veoma su krti i lomljivi, dok su litijum-metalni anodi, naprotiv, mekani i savitljivi. Ta razlika stvara problem na spoju između njih, koji otežava prolaz jona i smanjuje efikasnost baterije. Tri različite istraživačke grupe u Kini predložile su tri pristupa za rešavanje tog problema.

• Institut za fiziku Kineske akademije nauka predlaže korišćenje jona joda kao međufaznog posrednika. Ti joni se tokom rada baterije kreću ka granici između elektrode i elektrolita, privlače litijum-jone i popunjavaju mikroskopske praznine, čime se obezbeđuje čvršći kontakt između materijala.
• Institut za istraživanje metala pri Kineskoj akademiji nauka razvio je polimernu rešetku unutar elektrolita kako bi povećao otpornost na savijanje i uvijanje, a da se pritom očuva strukturni integritet. Testovi pokazuju da materijal može izdržati i do 20.000 ciklusa savijanja, dok nove hemijske komponente povećavaju pokretljivost litijum-jona i energijski kapacitet materijala za čak 86%.
• Univerzitet Cinghua predložio je upotrebu fluorisanih poliesterskih materijala za ojačavanje elektrolita. Fluorova otpornost na visoki napon omogućava stvaranje stabilnog fluoridnog sloja na površini elektrode, koji sprečava električni proboj. Ove ćelije uspešno su izdržale testove probijanja i zagrevanja do 120°C, uz specifičnu energijsku gustinu od 604 Wh/kg.

Glavni cilj svih istraživanja jeste razvoj sigurne čvrste baterije mase 100 kilograma, koja bi omogućila domet od 1.000 kilometara, u poređenju sa oko 500 kilometara kod današnjih modela. Ipak, osim tehničkih, postoje i ekonomske prepreke — čak i projektovana cena novih baterija je 2,8 puta viša od cene klasičnih litijum-jonskih, a realna verovatno i veća. Međutim, uz masovnu proizvodnju i usavršene procese, ta razlika bi mogla da se smanji, što bi dovelo do kvalitativnog skoka ne samo u tehnologiji baterija, već i u popularnosti električnih automobila.

Pored razvoja novih akumulatora, Kina je uvela i ažurirane standarde za reciklažu starih baterija. Prema novim pravilima, iz iskorišćenih akumulatora mora se povratiti više od 99% ključnih materijala – nikla, kobalta i mangana. Ukupan broj standarda sada iznosi 22, a neke kineske kompanije već su dostigle stopu reciklaže od 99,6% za nikal, kobalt i mangan, te 96,5% za litijum.

AutoRepublika

(43)