Naslovnica AUTO Solid-state baterije će osigurati domet od 1000 km i punit će se...

Solid-state baterije će osigurati domet od 1000 km i punit će se za 15 minuta

58
0
Solid-state baterije će osigurati domet od 1000 km i punit će se za 15 minuta

Mercedes-Benz najavljuje novu tehnologiju solid-state baterija koja bi trebala značajno smanjiti veličinu i težinu baterija, povećati domet i skratiti vrijeme punjenja…

Vrijeme električnih automobila dolazi i sljedeća generacija bi konačno trebala riješiti problem ograničenog dometa i kratkog vremena punjenja. Nova tehnologija čvrstih baterija obećava jasne prednosti u odnosu na litij-ionske baterije. Odvoziti 1000 kilometara u električnom automobilu i onda ga napuniti za 15 minuta? Slide-state automobilski akumulator obećava puno, ali je još uvijek u povojima.

Čuda se događaju s vremena na vrijeme. Je li solid-state baterija u automobilu takvo čudo kojem se nadaju mnogi vozači? Električni automobili koji energiju crpe iz litij-ionskih baterija su teški – a ako žele ponuditi dosege upotrebljive u suvremenom prometu. još uvijek su preskupe. Krivac je niska gustoća energije baterijskih ćelija, koja je oko 500 watt sati po kilogramu u današnjim serijskim automobilima. Za usporedbu: jedan kilogram premium benzina ima ogrjevnu vrijednost od oko 9000 watt sati po kilogramu. Sve se više govori o solid-state bateriji, koju menadžeri automobila vole nazivati “promjenom igre”.

No dolazi li baterija koja mijenja cijelu igru ​​stvarno uskoro? U osnovi vrijedi sljedeće: litij-ionska baterija u kojoj se ioni (tj. atomi kojima nedostaje barem jedan elektron) kreću od katode do anode. Tamo strpljivo čekaju trenutak kada se papučica gasa – pardon, papučica gasa – aktivira. Prije svega, jedina razlika je u tome što se za prijenos iona ne koristi tekućina, već čvrsti, električno vodljivi materijal. Ionako ne postoji takva stvar kao što je solid-state baterija “, objašnjava Jürgen Janek. On je profesor na Sveučilištu Justus Liebig u Giessenu i koordinira najveći njemački istraživački program za novu generaciju punjivih baterija. U principu, objašnjava znanstvenik, postoje dvije klase materijala koji se mogu koristiti za sloj ionske vodljivosti između katode i elektrode – također poznat kao elektrolit: keramika ili plastika.

Solid-state sustavi koji se nazivaju litij-polimerske baterije već su u serijskoj proizvodnji. Mercedes-Benz ih, primjerice, koristi u autobusu za redovne usluge eCitaro. Da bi bio ionski vodljiv, materijal se najprije mora prethodno zagrijati na 70 do 80 stupnjeva – nije problem za autobus koji ujutro ide prema skladištu, ali neprikladan za automobil. Osim toga, postojeće plastične baterije mogu se kombinirati samo s željezno-fosfatnom katodom, što omogućuje nižu gustoću skladištenja od mješavine nikal-mangan-kobalta koje su sada standardne. Ostala je keramika koja je zapravo izvrsna kao izolatori i nije baš pogodna za provođenje struje.

Keramika na bazi sumpora, koja ne samo da ima dobru vodljivost, već je i relativno meka, poznata je tek oko dvanaest godina. Ta tehnologija omogućuje ionskom vodiču da bolje prianja uz elektrode. Ali što se dobiva prelaskom iz tekućine u meku krutinu? Ako se gleda samo gustoća materijala, isprva se ništa ne štedi – naprotiv, otvoreno kaže Janek. Volumen samog elektrolita, koji trenutno čini oko 30 posto debljine stanice, mogao bi se donekle smanjiti. Osim toga, solid-state baterija više ne zahtijeva tanak sloj separatora za sprječavanje električnih kratkih spojeva između anode i elektrode.

Prava prednost koju nudi solid-state baterija postaje očita samo ako promijenite osnove anode, kaže Janek. Upravo to namjerava učiniti Jörg Hoffmann. Stručnjak regrutiran iz BMW-a vodi program solidnih ćelija Volkswagen grupe. Sada je uložio oko 400 milijuna dolara u QuantumScape, koji je osnovan 2010. Sustav s kojim savez Kalifornija-Donja Saska želi napraviti proboj temelji se na metalnoj litij anodi – izraz koji može zavarati.

Zapravo, anoda uopće ne postoji u nenabijenom stanju, ona se samo nakuplja tijekom punjenja od iona koji su migrirali. To štedi prostor, ali pred programere postavlja nove izazove. – Trik je, objašnjava Hoffmann, u tome što se sloj nanosi vrlo ravnomjerno po cijeloj površini. Jer samo tamo gdje je gornji sloj u izravnom kontaktu na sučelju mogu dalje migrirati ioni. Uwe Keller, voditelj razvoja baterija u tvrtki Mercedes-Benz, također vidi litij metalnu anodu kao metodu izbora. To bi nam omogućilo da izgradimo stanice mnogo manje”, kaže stručnjak. On zna: “Ne radi se samo o dobrom materijalu za čvrsti materijal, već io povezanim proizvodnim procesima. Tek tada možemo iskoristiti i teoretski fizički potencijal.” Staviti sve na jednu kartu za njega ne dolazi u obzir.

Zbog toga proizvođač iz Stuttgart ima dva partnera u utrci: Mercedes-Benz je u studenom 2021. zaključio tehnološku suradnju s Factorial Energy. Američka tvrtka oslanja se na čvrste elektrolite na bazi sumpora. Samo dva mjeseca kasnije najavljeno je da će surađivati s tajvanskom tvrtkom ProLogium. Osnovana je 2006. godine i stoga je gotovo jedna od dugo etabliranih u dinamičnoj industriji. ProLogium se oslanja na keramiku koja se temelji na spojevima kisika i znatno je čvršća. Međutim, njihova je obrada teža. Zato prva generacija sadrži i tekući elektrolit i keramički separator.

Drugi dobavljači također koriste hibridna rješenja, u kojima manji dio tekućeg elektrolita ostaje na brodu kako bi se osigurao kontakt na sučeljima anode i katode. Veći se dio zamjenjuje se obloženim separatornim filmom. Međutim, ovi mješoviti oblici neće raditi s litij-metalnim anodama, predviđa Keller.

Izvor: Autozeitung.de


Izvor: autoportal.hr


Pratite nas na Facebook-u | Twitter-u | YouTube-u


Dio Vijesti.TV medije.