Newsy

Baterie litowo-jonowe w autach elektrycznych są coraz wydajniejsze, ale wciąż zbyt wolno się ładują. Przyszłością ogniwa z grafenu i nanowłókien

2018-09-03  |  06:00

Najpóźniej za 10 lat samochody elektryczne osiągną zasięg równy ze spalinowymi, a ładowanie baterii potrwa zaledwie kilka minut – twierdzą przedstawiciele branży. Nad takimi rozwiązaniami pracują również polscy inżynierowie. Już dziś można osiągnąć bardzo krótki czas ładowania lub bardzo mały rozmiar baterii. Wyzwaniem dla naukowców jest jednak połączenie obu tych cech w jednym urządzeniu. Obecnie stosowaną technologią akumulowania energii są baterie litowo-jonowe. Znane z laptopów i smartfonów, teraz znajdują zastosowanie także w pojazdach elektrycznych. Przyszłością branży transportowej mogą być jednak opracowywane ogniwa litowo-magnezowe, ogniwa z nanowłókien lub z grafenu.

– W tej chwili baterie litowo-jonowe bardzo szeroko wchodzą do transportu, mówimy o samochodach elektrycznych, o autobusach elektrycznych oraz wszelkich pojazdach transportowych, przemysłowych, które za chwilę wszystkie będą zasilane bateriami. Nowoczesne baterie litowo-jonowe to ultragęste, małe urządzenia, które dają nam zasilanie laptopów, telefonów komórkowych oraz potrafią zasilić samochód elektryczny zasięgami już dzisiaj dochodzącymi do kilkuset kilometrów w najbardziej nowoczesnych rozwiązaniach – mówi w rozmowie z agencją informacyjną Newseria Innowacje Bartłomiej Kras z Impact Clean Power Technology.

Inżynierowie pracują nad bateriami o jak największej pojemności, jak najmniejszej wadze i z technologią bardzo szybkiego ładowania. Połączenie tych wszystkich cen w jednym produkcie stanowi największe wyzwanie dla naukowców z całego świata. Badacze z Uniwersytetu Kalifornijskiego pracują nad bateriami wykonanymi ze złotych nanowłókien w żelowym elektrolicie. Prototypowy akumulator poddany 3-miesięcznym testom przeszedł 200 tys. cykli ładowania i rozładowania. Nie wykazywał po tym czasie niemal żadnych cech degradacji. Dla porównania, standardowe akumulatory litowo-jonowe przeżywają 30-krotnie mniej.

– Obecnie stosujemy najnowsze rozwiązania, które pozwalają naładować cały autobus elektryczny z naszą baterią poniżej 10 minut. Drugi trend to zwiększanie gęstości energii, czyli sprawianie, że te baterie są lżejsze, czyli na dany pojazd można ich włożyć więcej w tej samej masie i w tej samej objętości, co przekłada nam się albo na zwiększenie zasięgu pojazdu, albo na zwiększenie pracy na jakimś urządzeniu mobilnym – twierdzi Bartłomiej Kras.

Nadzieją branży motoryzacyjnej mogą być z kolei baterie oparte na grafenie. Są one zdolne do ładowania i rozładowywania się ponad 30-krotnie szybciej niż tradycyjne ogniwa litowo-jonowe. Szybkie rozładowywanie ma kluczowe znaczenie właśnie przy zastosowaniu w motoryzacji. Ruszający samochód wykazuje ogromny chwilowy pobór energii, którą bateria musi być w stanie mu zapewnić. Naukowcy pracują również nad ogniwami litowo-magnezowymi, bateriami strukturą przypominającymi papier, a także wykonanymi z miedzianej pianki.

Zdaniem specjalistów, takie technologie zostaną dopracowane i staną się dostępne najwcześniej w ciągu najbliższych 5-8 lat. Zapotrzebowanie na nie płynie przede wszystkim z transportu, który obecnie bardzo mocno stawia na elektromobilność.

– Możemy się spodziewać w horyzoncie 10-letnim samochodu elektrycznego, który będzie przejeżdżał dokładnie tyle, ile samochód spalinowy na jednym ładowaniu i to ładowanie będzie trwało kilka minut na stacji ładowania elektrycznego. Wprowadzamy nowinki właściwie co roku, ale nie ma gwałtownych przełomów. To jest lekka zmiana chemii ogniw, zmiana pierwiastków, która pozwala nam albo zwiększyć ilość cykli, albo sprawić że ta bateria jest trochę lżejsza, co poprawia zasięg lub czas życia danego mobilnego urządzenia. To są dzisiaj zmiany, które są kilkunastoprocentowe maksymalnie w ciągu roku – informuje Bartłomiej Kras.

Obecnie dostępne samochody elektryczne mogą cechować się już w miarę zadowalającym zasięgiem, ale bardzo długo trwa naładowanie baterii. Przykładowo, Tesla model S może na jednym ładowaniu przejechać około 500 km. Czas ładowania baterii wynosi jednak aż 8,5 godziny w przypadku ładowarki o mocy 10 kW lub 4 godziny dwukrotnie mocniejszą ładowarką. Ładowanie do pełna szybką zewnętrzną ładowarką trwa natomiast 45 minut. Trwa to więc wciąż wielokrotnie dłużej, niż tankowanie samochodu spalinowego.

Według analityków z Grand View Research światowy rynek ogniw litowo-jonowych był w 2016 roku wyceniany na 22,8 mld dolarów. Popyt na systemy magazynowania energii ma rosnąć do 2025 roku w średniorocznym tempie na poziomie 21 proc.

Czytaj także

Kalendarium

Handel

Obozy dla uchodźców naszpikowane nowymi technologiami. Blockchain i systemy biometryczne wyeliminują problem z wyłudzeniami przez nich pieniędzy

Nowe technologie, jak blockchain czy biometria, są wykorzystywane nie tylko w najbardziej rozwiniętych krajach. Mogą też pomóc uchodźcom. Dzięki specjalnym skanerom, po zeskanowaniu tęczówki oka, system automatycznie łączy się z bazą i po potwierdzeniu tożsamości pieniądze są pobierane z konta klienta – bez karty płatniczej, czy bonów. System EyePay jest już używany w kilku obozach dla uchodźców i przetwarza transakcje, pomagając blisko 200 tys. uchodźców. Jednocześnie eliminuje też przypadki wyłudzenia pieniędzy.

Kosmos

Pierwsze zdjęcie czarnej dziury potwierdza teorie Einsteina. Planowane są już publikacje kolejnych fotografii

Niedawno opublikowane zdjęcie czarnej dziury może się okazać przełomowym dla ludzkości, gdyż potwierdza dotychczasowe teorie, m.in. Einsteina. To jednak pierwszy krok, a naukowcy już planują publikację kolejnych zdjęć supermasywanych czarnych dziur, w tym tej znajdującej się w centrum naszej galaktyki. Choć powszechnie mówi się, że sfotografowano czarną dziurę, ekspert Centrum Nauki Kopernika w rozmowie z agencją informacyjną Newseria Innowacje wyjaśnia, że na zdjęciu widać tak naprawdę cień czarnej dziury. Tłumaczy także, dlaczego zdjęcie jest „rozmazane”.

MWC19

Firma

Służbowe smartfony coraz częściej na celowniku cyberprzestępców. Ich atakom potrafi zapobiec nowa aplikacja mobilna

Ataki hakerskie na smartfony stanowią jedną czwartą wszystkich cyberataków. Dzięki przejęciu kontroli nad służbowym smartfonem pracownika hakerzy mogą uzyskać dostęp do cennych i poufnych danych korporacyjnych. Eksperci apelują o zabezpieczanie smartfonów przed atakami i rozsądne korzystanie z tych urządzeń. Powstała już aplikacja mobilna, która potrafi przewidzieć zagrożenie, jeszcze zanim cyberprzestępca uzyska dostęp do smartfona.