Baterie przyszłości będą czyste i ładowane w ciągu kilku minut. Nadchodzi rewolucja w branży mobilnej i samochodowej

Przestarzałe systemy zasilania bateryjnego są jednym z największych problemów, z którymi zmaga się obecnie cała branża technologiczna. Klasyczne ogniwa litowo-jonowe nie są w stanie sprostać wyzwaniom, jakie stawiają im zarówno współczesne urządzenia mobilne, jak i pojazdy elektryczne. Rozwiązaniem problemów branży mogą okazać się ogniwa nowej generacji o większej gęstości oraz wyższej żywotności. Polskie Impact Clean Power Technology wyrasta na jednego z liderów tego sektora globalnej gospodarki.

– W Impact oferujemy najnowsze na świecie rozwiązania, jeżeli chodzi o gęstość energii, moc i szybkość ładowania. Mamy dwa kierunki rozwoju, pierwszy to poprawianie gęstości energii w istniejących ogniwach, aby wyprodukować w tej samej objętości i masie ogniwo o większej pojemności, co się przekłada na zasięg pojazdu. Zasięgi w samochodach elektrycznych jeszcze nie są wystarczające, nie możemy przejechać 800–900 km tak jak w przypadku samochodów spalinowych, ale tę drogę już widzimy w przyszłości – mówi agencji informacyjnej Newseria Innowacje Bartłomiej Kras, prezes zarządu Impact Clean Power Technology.

Jedną z najświeższych technologii, które mogą przyspieszyć rozwój tej perspektywicznej branży, jest nowy system bateryjny UVES Energy GEN 2 wykonany w technologii NMC o 30 proc. większym zagęszczeniu energii niż konkurencyjne rozwiązania. Wykorzystanie go do produkcji pojazdów elektrycznych może obniżyć koszty ich eksploatacji oraz zauważalnie zwiększyć zasięg efektywny. Firma opracowała także system bateryjny wysokiej gęstości mocy, UVES Power GEN 2. Według inżynierów nowa technologia pozwoli obciążyć baterię mocą wyższą nawet o 60 proc. niż uprzednio stosowane rozwiązania. Dzięki temu ogniwa te sprawdzą się do konstruowania najbardziej wymagających pojazdów o dużym zapotrzebowaniu na energię elektryczną.

– Drugim typem rozwoju jest utechnologicznienie ogniw poprzez pozbycie się materiałów ziem rzadkich. Dzisiaj pierwiastki trudno dostępne jak kobalt muszą wystąpić w ogniwach, żeby zapewnić ich parametry. Pracujemy nad następnymi generacjami ogniw, które pojawią się na rynku w okresie pięciu–ośmiu lat, które będą miały wysoką gęstość energii, ale bez tych trudnych pierwiastków. Pracujemy również nad ogniwami z bezpieczniejszymi elektrolitem stałym, już nie będzie lotnych frakcji, których opary są palne. Baterie z elektrolitem stałym w kolejnym 10-leciu przejmą pałeczkę od obecnych litowo-jonowych – przekonuje ekspert.

W prace nad stworzeniem ogniw o wyższej sprawności zaangażowały się firmy z całego świata, w tym m.in. inżynierowie Xiaomi, którzy eksperymentują z ultrawydajnymi ładowarkami na potrzeby sektora mobilnego. Chińska korporacja zaprezentowała w październiku bezprzewodową ładowarkę o mocy 80 W zdolną do naładowania telefonu w niespełna 20 minut.

Jak się okazuje, równie efektywne czasy ładowania można wypracować w sektorze elektromobilności. Pod koniec 2019 roku uczeni z Electrochemical Engine Center na Pennsylvania State University opracowali innowacyjny akumulator samochodowy, który rozgrzewa się, aby drastycznie przyspieszyć tempo ładowania. Na łamach magazynu „Joule” zespół naukowców pracujących nad tym projektem wykazał, że stosując system bateryjny tego typu, można skrócić czas ładowania ogniw do 10 minut, które pozwolą na przejechanie od 300 do 450 km. Wstępne testy wykazały, że nowe akumulatory charakteryzują się żywotnością rzędu 2500 cykli i wdrożenie ich na szeroką skalę mogłoby gwałtownie przyspieszyć rozwój sektora prywatnych pojazdów elektrycznych. Baterie tego typu pozwoliłyby przejechać nawet do 800 tys. km, zanim należałoby je wymienić.

Podobne technologie są już dostępne, jednak na razie nie na rynku komercyjnym.

– W bateriach szybko ładowanych stosujemy ogniwa litowo-tytanowe, niedostępne dla aplikacji konsumenckich. To specyficzne ogniwo, z którym pracujemy ponad sześć lat, umożliwia szybkie naładowanie w ciągu pojedynczych minut. Ono ma również swoje ograniczenia, jest trochę cięższe, ale jego żywotność jest dla odmiany bardzo długa. System bateryjny oparty na ogniwach tytanowych może przeżyć między 12 a 15 lat w pojeździe, czyli tyle, ile wymaga od niego cała żywotność autobusu – wyjaśnia Bartłomiej Kras.

Według analityków z firmy Verified Market Research wartość globalnego rynku baterii dla pojazdów elektrycznych w 2019 roku wyniosła 48,19 mld dol. Przewiduje się, że do 2027 roku wzrośnie do 71,74 mld dol. przy średniorocznym tempie wzrostu na poziomie 5,5 proc.