News powiązane z baterie litowo-jonowe

Wraz z rozwojem elektromobilności rośnie zapotrzebowanie na zakłady zajmujące się utylizacją akumulatorów. Sektor ten dopiero powstaje, ale już za kilka lat liczba zużytych ogniw wzrośnie lawinowo. Choć udaje się je recyklingować w 99 proc., a odzyskiwane surowce mają krytyczne znaczenie dla gospodarki, to zdaniem ekspertów potrzebne jest wsparcie na szczeblu rządów. Chodzi o niską świadomość społeczną i wynikającą z niej niechęć do powstawania takich zakładów w pobliżu zabudowań. O konieczności takich inwestycji rozmawiali eksperci podczas Kongresu Nowej Mobilności w Łodzi.

Ogniwa litowo-jonowe mogą być w urządzeniach mobilnych zastąpione znanym od nieco ponad dekady materiałem MXene. Naukowcy z Melbourne pracują nad technologią, która pomoże usuwać z takiej baterii warstwę rdzy tworzącą się w trakcie użytkowania telefonu. Dzięki temu jej żywotność może być nawet trzykrotnie dłuższa niż dzisiaj. Zdaniem naukowców to znacznie korzystniejszy ze względów środowiskowych i finansowych sposób niż recykling baterii. Liczą na to, że technologią zainteresują się producenci elektroniki i już za kilka lat idea zamieni się w produkt rynkowy.

Skutery czy hulajnogi elektryczne stają się coraz bardziej popularne. Stanowią alternatywną komunikację zwłaszcza w miastach, jednak jak pokazują badania przeprowadzone przez Electrical Safety First, część pojazdów elektrycznych może być niebezpieczna dla ludzi. Prawie wszystkie rowery i hulajnogi elektryczne są zasilane bateriami litowo-jonowymi, ładowanymi z gniazda sieciowego w budynku. Wersje niespełniające norm mogą mieć poważne konsekwencje, prowadzące do pożaru i obrażeń użytkowników.

Ładowanie baterii telefonu w mniej niż minutę będzie w przyszłości możliwe dzięki technologii dziś wykorzystywanej w branży kosmicznej – twierdzi NASA. Producenci wciąż pracują także nad rewolucyjnymi akumulatorami, których czas ładowania do pełna zamknie się w kwadransie. Ich premiera może nastąpić jeszcze w tym roku. Obecnie najbardziej zaawansowane ładowarki mogą naładować baterię smartfona w 20 minut, czyli trzykrotnie szybciej niż sprzedawane do tej pory.

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.

Ładowanie samochodów elektrycznych może być niemal tak szybkie, jak tankowanie pojazdów napędzanych gazem. W ciągu 5 minut można naładować 50 proc., a w 10 – już 80 proc. baterii auta. Dodatkowo nowoczesna technologia sprawia, że bateria pozostaje tak samo żywotna, nie zużywa się, może więc być używana znacznie dłużej. Technologia jest nakładana na ładowarkę, algorytm optymalizuje proces ładowania, bateria w żaden sposób nie jest zaś modyfikowana. Może ona znaleźć zastosowanie także w smartfonach i innych urządzeniach.

Wraz z wprowadzeniem na drogę pierwszych pojazdów elektrycznych na rynku pojawiło się zapotrzebowanie na wydajne i bezpieczne akumulatory, które pozwolą przejechać na jednym ładowaniu kilkaset kilometrów. Mimo że kolejne generacje ogniw litowo-jonowych wykazują się coraz większą wydajnością, możliwości tej technologii są ograniczone. Dlatego naukowcy szukają alternatywnych źródeł zasilania oraz nowych rozwiązań, które usprawnią klasyczne baterie litowo-jonowe.

Koncentracja wyłącznie na elektromobilności to błąd. Rządowe i legislacyjne wsparcie powinno uwzględniać również hybrydy – będące dobrym łącznikiem na drodze do zeroemisyjności – oraz technologie wodorowe, których rozwój mógłby pchnąć polską naukę i gospodarkę do przodu – ocenia Michał Wekiera, dyrektor wykonawczy PZPM. Elektromobilność to również wyzwanie dla samorządów – z jednej strony przyczyni się do ograniczenia smogu i stworzy nowe możliwości planowania przestrzennego, z drugiej strony będzie się wiązać z wydatkami, których miasta mogą nie udźwignąć.

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.

Dynamicznie rośnie liczba samochodów elektrycznych na ulicach. Problemem w rozwoju elektromobilności są jednak baterie litowo-jonowe. Nieodporne na działania temperatury, są nawet o 25 proc. mniej wydajne przy temperaturze poniżej zera. Amerykańscy naukowcy opracowali nowy typ baterii, które mogą się same nagrzewać, a więc nie tracą właściwości w trudnych warunkach. Pomocne w rozwiązaniu problemu mało wydajnych ogniw mogą być także prowadzone w Polsce symulacje komputerowe, w których można przetestować działanie baterii w określonym środowisku.

Najpóźniej do 2030 roku większość barier dla samochodów elektrycznych zostanie zlikwidowana, a koszt zakupu elektryka będzie niższy niż samochodu spalinowego – wynika z raportu „Samochody elektryczne. Którym pasem zamierzamy jechać?” firmy doradczej EY i ING Banku Śląskiego. Eksperci szacują, że za pięć lat auta elektryczne będą odpowiadać za ok. 6 proc. ogółu sprzedaży. Rozwój tego rynku zmieni branżę motoryzacyjną, paliwową, elektryczną i transportową, a w niektórych krajach będzie mieć wpływ na zatrudnienie i całą gospodarkę. Eksperci podkreślają, że Polska musi dobrze przemyśleć, jak odnaleźć swoje miejsce na rynku elektromobilności.