4 Minuty
Zespół naukowców z Tianjin jest przekonany, że kolejny przełom w zasięgu samochodów elektrycznych może już być opracowywany w laboratorium. Eksperci z Uniwersytetu Nankai informują, że stworzyli i przetestowali półstałą baterię do pojazdów elektrycznych (EV), która zapewnia imponujący wzrost gęstości energii — nawet o około 30% wyższy niż większość obecnych komercyjnych akumulatorów litowo-jonowych. Jeśli te wyniki potwierdzą się poza laboratorium, technologia ta może znacząco poszerzyć granice zasięgu aut elektrycznych.
Według opublikowanych danych, eksperymentalny system osiąga 288 Wh/kg na poziomie całego pakietu baterii. Wynik ten uwzględnia wszystko, co zwykle obniża gęstość energii w prawdziwych pojazdach: układy chłodzenia, okablowanie, obudowy i sprzęt bezpieczeństwa. Same komórki akumulatorów osiągają około 500 Wh/kg.
To ważne liczby, ponieważ gęstość energii jest cichą siłą napędową zasięgu samochodów elektrycznych. Im jest wyższa, tym więcej energii można zmagazynować bez zwiększania masy czy rozmiaru pakietu baterii.
Według zespołu badawczego, wersja pakietu o pojemności 142 kWh mogłaby teoretycznie zapewnić ponad 1 000 kilometrów — około 620 mil — na jednym ładowaniu.
To bardzo śmiała deklaracja, która budzi zrozumiałe wątpliwości. Badacze nie ujawnili, na jakiej platformie pojazdu prowadzono testy, a podane wyniki prawdopodobnie opierają się na chińskim cyklu testowym CLTC, który z reguły daje bardziej optymistyczne szacunki zasięgu niż europejski WLTP czy amerykański standard EPA.
W praktyce codzienna jazda samochodem zazwyczaj zmniejsza oficjalne wyniki zasięgu o znaczącą część. Przyjmuje się, że realny zasięg należy zmniejszyć o około 30%. Oznacza to, że deklarowane 620 mil przekłada się na realne około 430 mil, co i tak pozostaje konkurencyjne, a często lepsze niż zasięgi najdłużej jeżdżących modeli EV obecnych dziś na rynku.
Chemia stojąca za nowym podejściem
Bateria bazuje na katodzie bogatej w mangan i lit, połączonej z hybrydowym elektrolitem o charakterze półstałym (solid-liquid). Taka konstrukcja łączy zalety stabilności baterii stałotlenkowych ze znakomitą przewodnością elektrolitów ciekłych.
Głównym punktem, na który zwracają uwagę badacze, jest tak zwany efekt „super-zwilżania”. Mówiąc prosto, elektrolit rozchodzi się po mikroporach i powierzchniach wewnątrz baterii znacznie skuteczniej niż w tradycyjnych rozwiązaniach. Taki głębszy kontakt umożliwia jonowym szybszy ruch, co wpływa na lepszą wydajność ogniw, a potencjalnie także na bezpieczeństwo.
System korzysta również z technologii anod litu, eliminując związane z konwencjonalnymi paskami metalicznego litu koszty oraz zagrożenia bezpieczeństwa. Według Uniwersytetu Nankai, nowe rozwiązanie może uprościć produkcję oraz wydłużyć żywotność i stabilność baterii.
Warto jednak pamiętać, że dane pochodzą ze współpracy Uniwersytetu Nankai oraz Technology Center of China Auto New Energy i nie zostały jeszcze zweryfikowane niezależnie w recenzowanych publikacjach naukowych.
Plany badaczy sięgają jeszcze dalej: chcą stworzyć baterie przekraczające 340 Wh/kg oraz pojemności powyżej 200 kWh. Teoretycznie taka konfiguracja mogłaby umożliwić elektrycznym samochodom osiągnięcie nawet 1 600 kilometrów zasięgu — czyli około 1 000 mil na jednym ładowaniu.
Wiąże się to jednak z kompromisami. Większe akumulatory zwiększają koszty, masę pojazdu i trudności techniczne związane z montażem. Dzisiejsze komercyjne półstałe baterie wyraźnie pokazują rozbieżność między przełomami laboratoryjnymi a produkcją seryjną.
Doskonałym przykładem jest MG4 — jeden z pierwszych szeroko dostępnych samochodów z półstałą baterią. Jego akumulator zawiera zaledwie około 5% cieczy w elektrolicie i osiąga gęstość energii na poziomie 180 Wh/kg. W tej konfiguracji bateria o pojemności 53,95 kWh pozwala na przejechanie około 333 mil według cyklu CLTC.
Skok od takich wyników do potencjalnego zasięgu 1 000 mil wymagałby nie tylko drastycznego wzrostu pojemności, ale także efektywności. Koncepcja Uniwersytetu Nankai zakłada uzyskanie tego za pomocą pakietu o pojemności aż 200 kWh — pod warunkiem, że wzrost gęstości energii pozwoli na zachowanie względnie niewielkich rozmiarów i masy baterii.
Jeśli inżynierom uda się sprostać tym wyzwaniom, konsekwencje będą ogromne. Samochody elektryczne mogłyby bez problemu konkurować pod względem zasięgu z pojazdami spalinowymi, a nawet je przewyższać.
Obecnie technologia pozostaje na etapie przełomu badawczego, a nie gotowego produktu. Jednak w nieustającym wyścigu o dłużej działające akumulatory do aut elektrycznych ten eksperyment pokazuje, jak daleko branża zamierza przesuwać granice.
Zostaw komentarz