Nowe baterie wytrzymają 8 mln km. Spalinówki nie mają szans

Wyniki badań nad nową technologią zapowiadają prawdziwą rewolucję. Naukowcy udowodnili właśnie, że nowe baterie z katodami monokrystalicznymi są w stanie wytrzymać nawet 10-krotnie dłużej niż obecne.

Jako główne wady samochodów elektrycznych sceptycy elektromilności nieustannie wskazują niewielki zasięg, konieczność długiego ładowania pojazdu i gigantyczne koszty związane z wymianą zużywających się baterii trakcyjnych. Przykładowo – wymiana akumulatora trakcyjnego w Tesli model S to wydatek około 100 tys. zł. Z drugiej strony - już dziś wielu producentów elektrycznych pojazdów oferuje 7-letnią gwarancję na akumulator trakcyjny i określa ich żywotność na co najmniej 160 tys. km.

Okazuje się jednak, że w niedługiej przyszłości gwarancja na akumulator może być limitowana nie setkami tysięcy lecz milionami kilometrów przebiegu.

Całkiem prawdopodobne, że obawy o trwałość akumulatorów staną się wkrótce pieśnią przeszłości. Przełomem w tej dziedzinie będzie najpewniej upowszechnienie się nowej generacji baterii litowo-jonowych wykorzystujących katody monokrystaliczne. Naukowcy z laboratorium Jeffa Dahna na kanadyjskim Dalhousie University udowodnili właśnie, że zanim takie ogniwo straci 20 proc. pojemności jest w stanie wytrzymać 20 tysięcy cykli pracy.

Jeśli przyjmiemy, że zasięg typowego samochodu elektrycznego wynosi 350 kilometrów, otrzymamy ponad 6 milionów kilometrów przebiegu

---

Analogicznie - przy założeniu, że drogowa kariera przeciętnego samochodu wynosi około 400 tys. km, oznacza to, że bateria trakcyjna wykonana w tej technologii przeżyłaby 15 karoserii!

Sami autorzy badania idą jeszcze dalej twierdząc, że 20 tysięcy cykli uznać można za ekwiwalent 5 mln mil (8 mln kilometrów) intensywnej eksploatacji na przestrzeni sześciu lat.

Zachodzący w toku eksploatacji spadek pojemności baterii litowo-jonowych wynika z kilku powodów. Główne to m.in. stopniowy ubytek elektrolitu i fizyczna degradacja elektrod. Obecnie do ich budowy stosowane są specjalne spoiwa, a same elektrody poddawane są wielokrotnemu walcowaniu, by uzyskać jak największy stosunek powierzchni do objętości. Mimo tego wędrujące przez nie jony degradują strukturę elektrod, które – upraszczając – z czasem zaczynają się wykruszać, co wiąże się ze spadkiem ich powierzchni. Niekorzystne zjawisko w gigantycznej mierze odpowiada za ograniczenie skuteczności przepływu jonów i w konsekwencji – spadek pojemności samego ogniwa.

W przypadku badanych przez laboratorium Jeffa Dahna na kanadyjskim Dalhousie University ogniw z nowym rodzajem elektrody – katodą monokrystaliczną – jest inaczej. Nowy rodzaj katody udowodnił właśnie swą niezwykłą wytrzymałość, które przekłada się na skokowy wzrost trwałości samych baterii.

Autorzy badania zauważają, że ogniwa litowo-jonowe z monokrystaliczną katodą są już wytwarzane komercyjnie, co oznacza, że upowszechnienie się nowej technologii nie powinno zająć dłużej niż kilka lat. Szanse są spore, zwłaszcza że – z wyników prac kanadyjskich naukowców – garściami korzysta sponsorująca to laboratorium Tesla.

Same badania kanadyjskich naukowców miały na celu opracowanie ”dokładnej charakterystyki” i ”modelowania degradacji” nowego rodzaju baterii. W badaniu porównano m.in. dwa ogniwa z katodami NMC, czyli wykonanymi z kryształów niklu-manganu-kobaltu.

W wynikach badania przeczytać można np. że ogniwo NMC532 z katodą monokrystaliczną osiągnęło podobny poziom zużycia co porównawcze ogniwo NMC622 (z klasyczną elektrodą) przy blisko 10-krotnie większej liczbie cykli.

Historia cykli jednokrystalicznej komórki NMC532 odpowiada przebyciu około 8 milionów kilometrów (5 milionów mil). Korzystając z tych samych założeń, równoważna odległość podróży EV dla silnie obciążonej komórki polikrystalicznej NMC622 wynosi 952 000 km (592 000 mil)

---