Nove baterije u startu

Nove baterije u startu

Trećina svih novih automobila prodanih u Kini već ima utikač, što znači da su isključivo električne ili hibridne varijante. Trend je u naglom porastu. U Europi se poduzimaju svi politički napori kako bi se električni automobili gurnuli na tržište; računaju se motori s unutarnjim izgaranjem. Iako se električni automobili sastoje od znatno manje dijelova, postoje ključne karakteristike koje ih razlikuju. Dok je kod motora s unutarnjim izgaranjem bilo pitanje jesu li dizel ili benzin, kod električnih je vozila pitanje koja je baterijska tehnologija u trupu. Trenutno dominira litij-ionska baterija. Ali druge tehnologije se pokušavaju uključiti, posebno natrij-ionske baterije i litij željezo fosfatne baterije. Kao što je često slučaj, trenutačno ne postoji jedna baterijska tehnologija koja može učiniti sve: visoku gustoću energije, visoke struje punjenja, visoku stabilnost ciklusa, otpornost na plamen, a sve to po najnižoj cijeni sa stopom recikliranja od 100 posto i lako dostupnim sirovinama. Kada bi se sve to spojilo u jednu tehnologiju, e-mobilnost više ne bi imala kritičara. Ali činjenica je: svaka baterijska tehnologija ima svoje specifične prednosti i nedostatke. Oni se moraju pažljivo odvagnuti kako bi se mogla odabrati najbolja tehnologija za dotičnu primjenu. Međutim, kod električnih automobila postoje golemi proturječni ciljevi: s jedne strane, domet bi trebao biti što duži, ali automobil bi trebao biti jeftin za kupnju za mase. Od danas to nije moguće! Ali ako pomaknete ciljeve u jednom ili drugom smjeru, alternativne tehnologije baterija već mogu ponuditi uzbudljive prednosti.

Osnovno pravilo je: što je veća baterija, veći je domet. Ali također: što je viša cijena. Zašto litij-ionska baterija trenutno ima tako dominantan položaj? Pitamo istraživača Marcusa Jahna, voditelja Odjela za kompetencije Battery Technologies na Austrijskom institutu za tehnologiju (AIT) i pravog stručnjaka za različite tehnologije baterija. "Znamo za litij-ionsku tehnologiju koju trenutačno koristimo od ranih 1990-ih. Međutim, sada smo uspjeli učiniti ćelije znatno snažnijima. Ipak, već radimo blizu fizičke granice s ovom vrstom baterija. Tu više ne možemo očekivati ​​nikakve značajne skokove." Litij-ionske baterije imaju neke neporecive prednosti: nude veliku gustoću snage, imaju solidan životni vijek od oko 1000 ciklusa punjenja i relativno su sigurne za izradu. Loša strana: niske temperature nisu vaš prijatelj, recikliranje je trenutno još uvijek vrlo skupo - jer je složeno - a prije svega koriste rijetke materijale poput nikla, mangana i kobalta. Da ne spominjemo da je rudarenje litija vrlo zagađujuće i da je većina nalazišta poznata u Južnoj Americi i Australiji, što također otvara "geopolitičku ovisnost" - nešto što istraživač Jahn ne opisuje.

Pojeftini li baterija, pojeftini cijeli električni automobil. Stoga se provode intenzivna istraživanja alternativa. Trenutačno postoje dvije tehnologije koje bi se – iz određenih perspektiva – mogle natjecati s litij-ionskom baterijom: litij-željezo-fosfatna baterija (skraćeno LFP) ili natrij-ionska baterija. Obje varijante imaju određene prednosti i nedostatke. Ford već koristi LFP bateriju u nekim modelima jer, prema proizvođaču, nudi cjenovnu prednost od oko 15 posto. Daljnje prednosti: Visoka stabilnost ciklusa, manje osjetljiv na temperaturu, ne zahtijeva rijetke sirovine i može se gotovo 100 posto reciklirati, samo se elektrolit mora zbrinuti. To znači da bi LFP baterije mogle učiniti pokretanje električnog automobila pristupačnijim. Loša strana: Gustoća energije je niža, pa je potrebno više ćelija za isti raspon kao kod litij-ionske baterije. To bi opet povećalo težinu - a također i cijenu. Međutim, ako se ova tehnologija koristi u vozilima koja ne moraju postići maksimalni domet, nudi jasnu troškovnu i ekološku prednost. Istraživač Marcus Jahn procjenjuje da je razlika u gustoći energije oko 20 posto. "Cilj ovdje ne bi trebao biti zamjena litij-ionske baterije 1:1 za LFP bateriju, već tehnologija može biti isplativa alternativa ako se pravilno koristi ako je predviđena svrha odabrana u skladu s tim", kaže istraživač.

Natrij-ionske baterije trenutno stvaraju ime za sebe u Kini i uživaju sve veću popularnost. Istraživač AIT-a Marcus Jahn također može potvrditi vrlo pozitivna svojstva ćelija: "Natrij-ionska baterija se intenzivno istražuje oko sedam godina. Tehnologija je izvorno bila namijenjena stacionarnom radu jer omogućuje atraktivne troškove po kilovatsatu. Ostale prednosti: Natrij je lako dostupan u cijelom svijetu, što smanjuje troškove. Osim toga, ćelije se mogu proizvoditi na potpuno isti način kao litij-ionske baterije, čak i na istim proizvodnim linijama. Praktično samo je litij zamijenjen natrijem." Ali s jedne strane, ova ćelija također zahtijeva rijetke sirovine osim litija i ne može se integrirati s litijem u istom procesu recikliranja. Ali problem je drugačiji: gustoća energije je niža, oko četvrtine nedostaje u litijevoj ćeliji. Znači: prednost u cijeni ponovno se kupuje nauštrb asortimana. Ali istraživač baterija Marcus Jahn pokušava objasniti zašto ova tehnologija još ima potencijala: "Ne smijemo zaboraviti da će potražnja za električnim automobilima značajno porasti sada iu budućnosti. Dakle, brzo trebate puno baterija, a ne treba svaki korisnik električnog automobila domet od 700 kilometara. Ovdje natrij-ionska baterija može biti dobar kompromis između dometa, dostupnosti i cijene." Na kraju našeg intervjua, pitali smo istraživača koju ćemo vrstu baterije koristiti u srednjem roku, u sljedećih pet godina. Odgovor: “Do tada će dominirati litij-ionski tip.” Ali što slijedi još uvijek je otvoreno pitanje na temelju trenutnog stanja istraživanja.

Litij ion

+ visoka gustoća energije

+ stabilnost čvrstog ciklusa

+ opsežno istražen

- skupo

– resursno intenzivna proizvodnja

– složeno recikliranje

Litij željezo fosfat

+ jeftinije

+ vrlo visoka stabilnost ciklusa

+ manje osjetljiv na temperaturu

– manja gustoća energije

Natrijevi ioni

+ Natrija ima u izobilju i lako ga je dobiti

+ dakle jeftinije

+ Može se proizvoditi na litij-ionskim proizvodnim linijama

– manja gustoća energije

– do litija, čija je proizvodnja jednako intenzivna prema resursima

– složeno recikliranje