Baterije sa čvrstim elektrolitima bi mogle omogućiti EV-ove sa dometom od 600 milja i smanjiti rizik od požara. Sada proizvođači baterija trče kako bi ih doveli do cilja.
Već skoro dve decenije, baterije sa čvrstim elektrolitima se smatraju revolucijom za električna vozila. Ovaj proboj obećava da će eliminisati strah od dometa, smanjiti vreme punjenja i učiniti električne automobile praktičnijim i pogodnijim od automobila na benzin—bez zagađujućih emisija štetnih po ljudsko zdravlje.
Ipak, čini se da su baterije sa čvrstim elektrolitima zarobljene u laboratorijama. Šta ih usporava? Koliko su blizu da pogone EV-ove? Da li su uopšte stvarne ili će ova tehnologija zauvek ostati naučna fantastika?
Stručnjaci navode da napredak u razvoju baterija sa čvrstim elektrolitima nije tako spor kao što izgleda. Kompanije su bliže nego ikada komercijalizaciji, ali se suočavaju sa preprekama. Baš kao i litijum-jonske baterije, njihovo usavršavanje očekuje se postepeno. Baterije polučvrstog stanja prve će se pojaviti na tržištu, služeći kao "tehnologija most" pre nego što baterije sa potpunim čvrstim elektrolitima dostignu masovnu proizvodnju.
“Nalazimo se u režimu napretka sa probojnim inovacijama kako bismo ih približili automobilskim primenama,” rekla je Siyu Huang, direktorka startapa za baterije Factorial. “Glavni izazov za čvrste elektrolite je skalabilnost,” dodala je—sposobnost masovne proizvodnje.
Kako to funkcioniše
U tradicionalnoj litijum-jonskoj ćeliji, elektrolit—materijal koji prenosi jone tokom punjenja i pražnjenja—obično je tečna hemikalija na bazi litijuma. Baterije sa čvrstim elektrolitima zamene ovo čvrstim elektrolitom, često napravljenim od polimera, sulfidnih ili oksidnih materijala. Cilj ostaje isti: prenos elektrona između katode i anode kako bi se napajalo vozilo.
Istraživanje je pokazalo da ovo donosi ključne prednosti. Baterije sa čvrstim elektrolitima sadrže više energije u manjem prostoru; brže se pune, a takođe su i sigurnije i pružaju bolju termalnu stabilnost od tradicionalnih litijum-jonskih baterija. U teoriji, ovo bi trebalo da eliminiše mnoge uobičajene i problematične izazove sa EV-ovima: gubitak dometa na ekstremnim temperaturama, rizik od požara i drugi problemi.
Baterije polučvrstog stanja, s druge strane, koriste gelasti elektrolit umesto potpuno tečnog ili čvrstog, nudeći bolju gustinu energije i bezbednost. One predstavljaju hibridno rešenje između konvencionalnih litijum-jonskih i potpuno čvrstih baterija.
Već prošle godine, Factorial je predstavio svoju Solstice bateriju sa čvrstim elektrolitom. Ova baterija koristi elektrolit na bazi sulfida koji ostvaruje proboj u gustini energije od 450 vat-sati po kilogramu. Većina litijum-jonskih ćelija koje se trenutno koriste u EV-ima imaju gustinu energije ispod 300 Wh/kg. Veća gustina energije omogućava bateriji EV-a da skladišti više energije bez povećanja obima ili težine, što vodi do dužeg dometa pri vožnji.
Zašto je to tako teško?
Nužna proizvodnja baterija sa čvrstim elektrolitima je velika prepreka. “Deo problematike je što ne možete koristiti iste proizvodne pogone i procese za SSB,” rekla je Liz Najman, direktorka za tržišne uvide u startapu za zdravlje i podatke baterija Recurrent. “Morate sve iznova izgraditi, što zahteva novac i vreme.”
Jedan od izazova leži u proizvodnji ćelija bez grešaka na proizvodnoj liniji. “Možemo ostvariti 85% uspešnost na pilot liniji,” rekao je Huang, misleći na stopu ćelija koje ispunjavaju standarde kvaliteta i smatraju se pogodnim. “Obično, na velikoj proizvodnoj liniji, potrebno je više od 95%,” dodala je. Dakle, još uvek postoji prostor za usavršavanje i skalabilnost.
Više od 600 milja dometa?
Rezultat? Factorial tvrdi da njihovi paketi sa visokom gustinom energije mogu isporučiti domet veći od 600 milja, što je više nego dvostruko od prosečnog dometa EV-a u SAD-u. Factorial takođe tvrdi da operativne temperature iznose preko 90 stepeni Celzijusa i da su postigli uštede u težini do 40% u odnosu na tradicionalne baterije.
Projekti polučvrstih baterija već su ušli na tržište u Kini. Prošle godine, vlasnik Nio ET7 vozila postigao je domet od 554 milja (892 km) na jedno punjenje, zahvaljujući svom polučvrstom paketu od 150 kilovata-sat. Uskoro dolaze i u SAD. Stellantis je obećao da će predstaviti demonstracionu flotu Dodge Charger Daytona opremljenu Factorial-ovim polučvrstim baterijama sledeće godine.
