Newsy

Baterie litowo-jonowe są przyszłością elektromobilności. Producenci samochodów poszukują jednak alternatywnych technologii do napędzania aut zeroemisyjnych

2019-07-03  |  06:00

Ogniwa litowo-jonowe są obecnie najlepszym rozwiązaniem do zapewniania energii samochodom elektrycznym o średnim i dużym zasięgu. Producenci dążą do osiągnięcia jak największej gęstości ogniwa przy zachowaniu jak najwyższego poziomu bezpieczeństwa. W najbliższych latach rynek baterii litowo-jonowych będzie notował dalsze wzrosty, a zużycie ekwiwalentu węglanu litu wzrośnie ponadtrzykrotnie. Tymczasem wielkie koncerny samochodowe poszukują nowych rozwiązań pozwalających opracować wydajne i bardzo żywotne baterie. Toyota rozwija technologię baterii półprzewodnikowych. Z kolei rynek chiński przyszłość transportu widzi w ogniwach wodorowych.

– Duże zainteresowanie ogniwami litowo-jonowymi wiąże się z tym, że mają one znacznie lepsze parametry niż dotychczasowe akumulatory na rynku. Mają np. trzykrotnie większą gęstość energii, gęstość mocy w stosunku do toksycznych ogniw niklowo-kadmowych, czy niklowo-wodorkowych. Duża gęstość mocy skumulowana na jednostkę masy i objętości to zasadnicze parametry, poza tym liczba cykli pracy jest również konkurencyjna w stosunku do akumulatorów niklowo-wodorkowych – mówi w rozmowie z agencją informacyjną Newseria Innowacje profesor Janina Molenda, kierownik Katedry Energetyki Wodorowej AGH w Krakowie.

Rynek baterii litowo-jonowych stale się rozwija. Producenci pojazdów elektrycznych, a zwłaszcza producenci samochodów, nieustannie dążą do tego, by baterie cechowały się wyższą gęstością energii, a także bezpieczeństwem stosowania, żywotnością i stabilnością. Wszystko po to, by samochody elektryczne były zdolne na jednym ładowaniu pokonać jak najwięcej kilometrów, a także by późniejsze doładowywanie baterii trwało jak najkrócej.

Nowoczesne baterie muszą też dobrze radzić sobie z pokryciem dużo większego zapotrzebowania na energię przy ruszaniu z miejsca i przyspieszaniu pojazdu. Na razie najlepiej radzą sobie z tym wszystkim właśnie ogniwa litowo-jonowe.

– Żywotność akumulatorów litowych do samochodów jest przewidziana na 10 lat, więc są to technologie, które bazują na materiałach bardziej stabilnych. Stabilność ogniwa litowego dla zastosowań długoletnich o większym czasie trwania wiąże się ze stabilnością poszczególnych komponentów w kontakcie z elektrolitem ciekłym. Ciągle w bateriach litowych używany jest z konieczności elektrolit ciekły, bo nie mamy elektrolitu stałego, który by odpowiednio przewodził w temperaturze pokojowej – tłumaczy ekspertka.

Stały elektrolit w elektromobilności planuje wykorzystać Toyota. Japoński koncern w najbliższych latach postawi na wdrożenie baterii półprzewodnikowych. Te mają oferować większą gęstość energii niż baterie litowo-jonowe używane przez Teslę i innych konkurentów. Akumulatory tego typu wykorzystują stały elektrolit zamiast ciekłego elektrolitu stosowanego w akumulatorach litowo-jonowych. Prezentacja rozwiązania w autach Toyoty możliwa będzie najwcześniej w 2020 roku. Japoński producent swoją technologią planuje się podzielić ze swoimi partnerami, tzn. Mazdą, Suzuki i Subaru. Bateriami półprzewodnikowymi zainteresowane są także marki takie jak Volkswagen czy BMW.

Z kolei Tesla, jeden ze światowych liderów elektromobilności, rozwijać będzie w najbliższych latach własne ogniwa litowo-jonowe. Na razie przedsiębiorstwo Elona Muska współpracuje na tym polu z japońskim koncernem Panasonic. Położenie nacisku na produkcję własnych baterii pozwoli amerykańskiemu gigantowi uniezależnić rozwój swoich technologii dla elektromobilności od tego partnera.

W najbliższych latach dominującymi na rynku będą ogniwa litowo-jonowe o wyższej zawartości niklu – wynika ze spotkania naukowców podczas XI konferencji Lithium Supply&Markets, która odbyła się w połowie czerwca w chilijskim Santiago. Katody niklowo-kobaltowo-manganowe staną się bardziej popularne z uwagi na ich wyższą gęstość w porównaniu z katodami z żelazofosforanem litu. Te pierwsze nadają się szczególnie do zasilania w energię pojazdów o średnich (250–350 km) i wysokich (ponad 500 km) zasięgach, podczas gdy te drugie bardziej sprawdzają się w autobusach i małych samochodach stosowanych na dystansach do 100 km.

Dzięki ogniwom litowo-jonowym możliwy jest jednak rozwój nie tylko elektromobilności.

– W tej chwili zastosowanie ogniw litowych to nie tylko przenośna elektronika czy nawet samochody elektryczne lub hybrydowe, lecz także wielkie magazyny energii o pojemności nawet 100 megawatów. Takie instalacje powstają już na świecie – mówi prof. Janina Molenda.

Chiny, będące największym na świecie rynkiem motoryzacyjnym, a także liderem sprzedaży tanich aut elektrycznych, przyszłość widzą w ogniwach wodorowych. Zgodnie z założeniami tamtejszego rządu w ciągu najbliższej dekady po chińskich drogach ma jeździć milion aut z napędem wodorowym. W przyszłym roku chiński rząd wycofa dotacje długoterminowe dla rozwoju elektromobilności przy jednoczesnym utrzymaniu dotacji dla transportu opartego na ogniwach wodorowych.

Według ustaleń z Lithium Supply & Markets całkowite zużycie ekwiwalentu węglanu litu na świecie osiągnie najprawdopodobniej 1 mln ton do 2025 r. W 2018 roku było to około 300 tys. ton. 

Czytaj także

Jak korzystać z materiałów Newserii?

Bezpłatne materiały wideo, audio, zdjęcia oraz artykuły

Wszystkie materiały publikowane w serwisach agencji informacyjnej Newseria przeznaczone są do bezpłatnej dystrybucji poprzez serwisy internetowe, stacje radiowe i telewizje, wydawców prasy oraz aplikacje pełniące funkcję agregatorów newsów. 

Szczegóły dotyczące warunków współpracy znajdują się tutaj.

Problemy społeczne

Ponad połowa Polaków uważa, że sztuczna inteligencja wpływa na ich życie codzienne. Wielu obawia się, że odbierze im prywatność i miejsca pracy

Prawie 90 proc. Polaków zna pojęcie sztucznej inteligencji, jednak nie zawsze wiedzą, co naprawdę oznacza. Wprawdzie dostrzegają korzyści związane np. z poprawą komfortu życia czy bezpieczeństwa w miejscu pracy, ale też mają wiele obaw, np. o to, że technologia odbierze im miejsca pracy. Tylko co szósta osoba skorzystałaby z pomocy urządzenia opartego na SI zamiast lekarza – wynika z raportu NASK „Sztuczna Inteligencja w społeczeństwie i gospodarce”. Tymczasem to właśnie odpowiednie nastawienie społeczeństwa jest niezbędne, by polska gospodarka mogła faktycznie rozwijać działania oparte o tę technologię.

Ekologia

Urząd Dozoru Technicznego gotowy do przeprowadzania odbiorów stacji ładowania pojazdów elektrycznych. Tych jest jednak w Polsce wciąż mało

Rozporządzenie Ministra Energi, które weszło pod koniec lipca, zobowiązało Urząd Dozoru Technicznego do dokonywania odbiorów technicznych stacji ładowania pojazdów elektrycznych. Właściciele stacji mają rok na zgłoszenie kontroli. Samych stacji ładowania wciąż jest jednak w Polsce zbyt mało, by można było mówić o osiągnięciu założeń wynikających z ustawy o elektromobilności.

 

Medycyna

Już wkrótce funkcjonalne płuco, serce czy nerkę otrzymamy dzięki biodrukowi. Polacy zrekonstruują zaś w 3D cewkę moczową

Druk 3D coraz częściej zastępuje zwykłe protezy. Można już wydrukować protezę piersi, podejmowane są też próby wydruku serca i płuc. Także chirurgia jamy ustnej i ortodoncja coraz częściej bazują na biodruku. Naukowcy z Politechniki Łódzkiej pracują natomiast nad rozwiązaniem dla urologii, przede wszystkim dziecięcej. Opracowane materiały pozwolą na podjęcie próby wytworzenia cewki moczowej, aby można było dokonać jej rekonstrukcji u pacjenta. Biodrukarki 3D wykorzystują materiał biologiczny jako składnik biotuszu. O ile standardowa drukarka 3D może drukować warstwy z tworzyw sztucznych, o tyle biodrukarka drukuje biomateriałem, w którym znajdują się komórki, i w ten sposób tworzy trójwymiarowe struktury, których zadaniem jest przekształcenie się w tkanki i narządy.