Baterii noi la început

Baterii noi la început

O treime din toate mașinile noi vândute în China au deja priză, adică sunt variante pur electrice sau hibride. Tendința este în creștere bruscă. În Europa, se fac toate eforturile politice pentru a împinge mașinile electrice pe piață; se numără motoarele cu ardere. Chiar dacă mașinile electrice constau din mult mai puține piese, există caracteristici cheie de diferențiere. În timp ce la motoarele cu ardere se punea întrebarea dacă motorină sau benzină, la vehiculele electrice se pune problema ce tehnologie a bateriei se află în fuzelaj. Bateria litiu-ion domină în prezent. Dar alte tehnologii încearcă să se implice, în special bateriile cu ioni de sodiu și bateriile cu litiu fier fosfat. Așa cum se întâmplă atât de des, în prezent nu există o singură tehnologie a bateriei care să poată face totul: densitate mare de energie, curenți mari de încărcare, stabilitate mare a ciclului, ignifug și toate acestea la cel mai mic preț, cu o rată de reciclare de 100% și materii prime ușor accesibile. Dacă toate acestea ar fi combinate într-o singură tehnologie, mobilitatea electronică nu ar mai avea critici. Dar adevărul este că fiecare tehnologie a bateriei are avantajele și dezavantajele ei specifice. Acestea trebuie cântărite cu atenție pentru a putea selecta cea mai bună tehnologie pentru aplicația respectivă. Cu toate acestea, există obiective contradictorii masive în mașinile electrice: pe de o parte, autonomia ar trebui să fie cât mai lungă posibil, dar mașina ar trebui să fie ieftină de cumpărat pentru mase. De azi nu se poate! Dar dacă schimbați obiectivele într-o direcție sau alta, tehnologiile alternative ale bateriilor pot oferi deja avantaje interesante.

O regulă generală este: cu cât bateria este mai mare, cu atât autonomia este mai mare. Dar și: cu cât prețul este mai mare. De ce bateria litiu-ion are în prezent o poziție atât de dominantă? Întrebăm cercetătorul Marcus Jahn, șeful unității de competență Tehnologii bateriilor de la Institutul Austriac de Tehnologie (AIT) și un adevărat expert în diferitele tehnologii ale bateriilor. "Știm despre tehnologia litiu-ion pe care o folosim în prezent încă de la începutul anilor 1990. Cu toate acestea, acum am reușit să facem celulele mult mai puternice. Cu toate acestea, funcționăm deja aproape de limita fizică cu acest tip de baterie. Nu ne mai putem aștepta la vreun salt semnificativ aici." Bateriile cu litiu-ion au câteva avantaje incontestabile: oferă o densitate mare de putere, au o durată de viață solidă de aproximativ 1.000 de cicluri de încărcare și sunt rezonabil de sigur de construit. Dezavantajul: temperaturile scazute nu iti sunt prietene, reciclarea este in prezent foarte costisitoare - pentru ca este complexa - si mai presus de toate se folosesc materiale rare precum nichelul, manganul si cobaltul. Ca să nu mai vorbim de faptul că mineritul de litiu este foarte poluant și majoritatea zăcămintelor sunt cunoscute în America de Sud și Australia, ceea ce deschide și o „dependență geopolitică” – lucru pe care cercetătorul Jahn nu îl descrie.

Dacă bateria devine mai ieftină, întreaga mașină electrică devine mai ieftină. Prin urmare, se efectuează cercetări intense în ceea ce privește alternativele. În prezent, există două tehnologii care ar putea, din anumite perspective, să concureze cu bateria litiu-ion: bateria litiu cu fosfat de fier (LFP pe scurt) sau bateriile cu ioni de sodiu. Ambele variante au avantaje și dezavantaje specifice. Ford folosește deja bateria LFP la unele modele pentru că, potrivit producătorului, oferă un avantaj de preț de aproximativ 15 la sută. Alte avantaje: Stabilitate mare a ciclului, mai puțin sensibil la temperatură, nu necesită materii prime rare și este aproape 100% reciclabil, doar electrolitul trebuie eliminat. Aceasta înseamnă că bateriile LFP ar putea face pornirea unei mașini electrice mai accesibilă. Dezavantajul: densitatea de energie este mai mică, așa că sunt necesare mai multe celule pentru aceeași gamă ca și cu o baterie litiu-ion. Acest lucru ar crește din nou greutatea - și, de asemenea, prețul. Cu toate acestea, dacă această tehnologie este utilizată în vehicule care nu trebuie să atingă autonomia maximă, oferă un avantaj clar de cost și de mediu. Cercetătorul Marcus Jahn estimează că diferența de densitate energetică este de aproximativ 20%. „Obiectivul aici nu ar trebui să fie schimbarea bateriei litiu-ion 1:1 cu bateria LFP, ci mai degrabă tehnologia poate fi o alternativă rentabilă dacă este utilizată corect dacă scopul propus este ales în consecință”, spune cercetătorul.

Bateriile cu ioni de sodiu își fac în prezent un nume în China și se bucură de o popularitate tot mai mare. Cercetătorul AIT Marcus Jahn poate, de asemenea, să ateste proprietățile foarte pozitive ale celulelor: „Bateria cu ioni de sodiu a fost cercetată intens timp de aproximativ șapte ani. Tehnologia a fost inițial destinată funcționării staționare, deoarece permite costuri atractive pe kilowatt oră. Alte avantaje: Sodiul este ușor disponibil în întreaga lume, ceea ce reduce costurile. Practic, doar litiul este înlocuit cu sodiu”. Dar, pe de o parte, această celulă necesită și materii prime rare în afară de litiu și nu poate fi integrată cu litiul în același proces de reciclare. Dar punctul de blocare este diferit: densitatea de energie este mai mică, aproximativ un sfert din aceasta lipsește din celula cu litiu. Mijloace: avantajul de preț este din nou cumpărat în detrimentul gamei. Dar cercetătorul în baterii Marcus Jahn încearcă să explice de ce această tehnologie are încă potențial: "Nu trebuie să uităm că cererea de mașini electrice va crește semnificativ acum și în viitor. Așa că ai nevoie rapid de o mulțime de baterii și nu orice utilizator de mașină electrică are nevoie de o autonomie de 700 de kilometri. Aici bateria cu ioni de sodiu poate fi un bun compromis între autonomie, disponibilitate și preț". La finalul interviului, l-am întrebat pe cercetător ce tip de baterie vom folosi pe termen mediu, în următorii cinci ani. Răspunsul: „Tipul litiu-ion va domina până atunci.” Dar ceea ce urmează este încă o întrebare deschisă bazată pe stadiul actual al cercetării.

Ioni de litiu

+ densitate mare de energie

+ stabilitate ciclului solid

+ amplu cercetat

- scump

– producție intensivă în resurse

– reciclare complexă

Fosfat de fier de litiu

+ mai ieftin

+ stabilitate foarte mare a ciclului

+ mai puțin sensibil la temperatură

– densitate energetică mai mică

Ioni de sodiu

+ Sodiul este din belșug și ușor de obținut

+ prin urmare mai ieftin

+ Poate fi produs pe linii de producție cu litiu-ion

– densitate energetică mai mică

– până la litiu, care consumă la fel de mult resurse pentru a produce

– reciclare complexă