Jedną z barier dla wdrażania bardziej zaawansowanych baterii jest brak odpowiednio wydajnych ogniw. Jako ludzkość stoimy w miejscu. Ale spokojnie – nowe rozwiązania mogą być już o krok.
Dlaczego ogniwa bateryjne, którymi aktualnie dysponujemy, wstrzymują nasz rozwój?
Główną wadą baterii litowo-jonowych, które aktualnie są przez nas użytkowane, jest równocześnie jedną z ich największych zalet – gęstość energii. Są one stosunkowo lekkie i wydajne, przynajmniej w porównaniu do akumulatorów, które opracowywane były na samym początku elektryfikacji świata.
Jednak w aktualnej formie nie są w stanie spełnić potrzeb naszego przemysłu i codzienności. Potrzebujemy baterii, które będą wydajniejsze, umożliwią nam przechowywanie jeszcze większej ilości energii, a na ich pracę nie będą miały wpływu warunki zewnętrzne, takie jak temperatura. Ogniwa litowo-jonowe posiadają określoną temperaturę pracy, w której radzą sobie najlepiej. Poniżej zera stopni Celsjusza i powyżej 40 stopni Celsjusza jakość ich pracy spada.
Kolejnym problemem, który ma coraz większe znaczenie, jest ograniczona zdolność akumulatorów litowo-jonowych do bezawaryjnego naładowania się przy użyciu technologii szybkiego ładowania. Szybkie ładowanie, które tak powszechnie reklamowane jest przez marki samochodowe i producentów smartfonów, ma bardzo negatywny wpływ na kondycję akumulatora. Różną w zależności od jego docelowej pojemności, wykorzystanych technologii czy mocy ładowania.
Ciekawostką może być także fakt, iż baterie litowo-jonowe nie radzą sobie najlepiej z pełnym naładowaniem i pełnym wyładowaniem – akumulatory tego typu szybciej degradują się w trakcie takiego użytkowania. Dlatego w niektórych samochodach domyślnie spotkać się możemy z blokadą ładowania do np. 90%.
Jakie powinny być baterie przyszłości?
Baterie przyszłości muszą zasadniczo być bardziej wydajne i oferować większe zagęszczenie energii, przy zwiększeniu szybkości ładowania bez ryzyka uszkodzenia ogniwa. Muszą być one naturalną ewolucją ogniw litowo-jonowych pod kątem funkcjonalności, jednak każdy aspekt działania akumulatorów starej generacji muszą realizować po prostu lepiej. Po bateriach przyszłości oczekujemy więc lekkości przy większej pojemności, żeby możliwe było stosowanie ich w jeszcze większej ilości urządzeń, pojazdów etc.
Docelowo nowoczesne baterie tworzone są pod kątem transportu. To automotive jest branżą, która najwięcej inwestuje w nowe technologie związane z elektromobilnością. Baterie przyszłości mają być docelowo montowane w pojazdach. Im mniejsze i lżejsze będą, tym lepiej – waga ma wpływ na spalanie, niewielkie rozmiary dają szansę na bezpieczniejszą i wydajniejszą eksploatację (sama bateria często obudowana jest konstrukcją zabezpieczającą ją przed wpływem wstrząsów i niskich temperatur).
Baterie przyszłości mogą zrewolucjonizować transport nie tylko na ziemi, lecz także w powietrzu – opracowanie bardzo wydajnych, szybko ładowanych ogniw może pozwolić na wdrożenie pierwszych samolotów elektrycznych.
Baterie przyszłości będą mieć inną strukturę
W bateriach przyszłości nie mogą być stosowane zbyt trudne do uzyskania surowce. Już dziś możliwe jest tworzenie ogniw o wysokiej wydajności, jednak bazują one np. na kobalcie, który w zastosowaniu przemysłowym zupełnie się nie sprawdzi ze względu na koszt i dostępność. Ogniwa mogą zostać za to wyposażone w elektrolit stały – już teraz wiele firm pracuje nad rozwiązaniami, które mogą wydłużyć wydajność, ilość cykli ładowania (żywotność) i usprawnić szybkość ładowania takich baterii przyszłości.
Nie tylko baterie – ważna jest także infrastruktura
By nowoczesne baterie mogły faktycznie zrewolucjonizować transport i pewnie wiele innych branż, konieczne jest także stworzenie zupełnie nowych ładowarek i metod ich doładowywania. Docelowo ładowanie pojazdu elektrycznego ma zajmować tyle czasu, ile ładowanie konwencjonalnego samochodu.
Póki co nie jest to możliwe – nawet najwydajniejsze ogniwa pozwalające na przejechanie kilkuset kilometrów ładują się kilka minut (np. ogniwa litowo-tytanowe), a nie kilka sekund. Jednak jeśli zaangażowanie rozwojem tego segmentu rynku dalej będzie utrzymywać się na tak dużym poziomie, możemy spodziewać się wielu rewolucji.
Zdj. główne: Roberto Sorin/unsplash.com
