Pestri svet baterij: katera rešitev bo prevladala?
Električnih avtomobilov je vedno več, še naprej pa je njihova verjetno najpomembnejša točka baterija. Za baterijski sklop se vsaj trenutno uporabljata dve prevladujoči kemijski sestavi, še nekaj jih je v pripravi in razvoju. A ne gre le za kemijsko sestavo, temveč vse bolj tudi za arhitekturo baterijskih celic.
Litij-ionska baterija je standard v vseh sodobnih električnih avtomobilih. Razlike so v tem, kako so pripravljeni katoda, anoda in elektrolit, tudi v tem, kako je vse skupaj zloženo. Na začetku je bil najbolj razširjen tip baterije tisti, ko se na katodi uporablja litij-nikelj-mangan-kobaltov oksid (skrajšana oznaka NMC), anoda pa je pripravljena iz grafita, ki lahko vsebuje tudi manjši delež silicija. Takšna rešitev je doslej vsaj za proizvodnjo dosegla energijsko gostoto od 240 do 265 Wh/kg. Ta tip baterije se uporablja tudi v najzmogljivejših električnih avtomobilih, kot je na primer porsche taycan.
Slabša stran tega tipa baterije je, da kljub padanju cen še vedno ni med cenejšimi, poleg tega vsebuje kobalt in nikelj, katerih pridobivanje je politično-geografsko problematično.
Kitajci so verjeli v LFP
Največji tekmec tej bateriji je baterija s katodo iz litij-železovega fosfata (oznaka LFP). Razlika je v napetosti baterijske celice, ki je pri litij-železovem fosfatu nižja, tudi energijska vrednost na enoto mase je manjša, trenutno približno 160 Wh/kg.
Zaradi tega se najprej ni zdela ravno primerna za električne avtomobile, kvečjemu za bolj enostavna delovna vozila. A so jo kitajska podjetja, ki so se z njo edina resno ukvarjala, spravila na veliko višjo raven. Ne gre za to, da bi bistveno spreminjali kemijsko strukturo, bolj so preurejali inženiring, samo konfiguracijo baterijskih celic, pa vse tisto okoli njih, kar je potrebno za hlajenje ali gretje sklopa.
5 minut naj bi bilo dovolj, da se za 530 kilometrov dosega napolni baterija shenxing plus.
Nedavno je bil pri nas predstavljen kitajski geely EX5 z baterijo LFP nove generacije, ki je integrirana v karoserijo, s čimer se sprosti prostor. Nekaj takšnega ima tudi leapmotor C10.
Za baterijo LFP ne potrebujemo kobalta in niklja, lahko se precej hitro polni, morda se bo lahko še hitreje. Kitajski baterijski prvak CATL (Contemporary Amperex Technology Limited) je spomladi napovedal drugo generacijo baterije s to kemijsko zasnovo shenxing plus, ki naj bi z le petminutnim polnjenjem omogočala doseg 520 kilometrov, skupni doseg naj bi bil 800 kilometrov, največja moč polnjenja pa že težko verjetnih 1,3 megavata.
Ceno so močno znižali
Tudi če je opisano deloma marketinško napenjanje mišic, pa je dejstvo, da je baterija LFP vse boljša in da pridobiva prodajni teren. »Ne gre za to, da se uporaba baterije s katodo NMC zmanjšuje, bolj gre za to, da je baterij s katodo LFP toliko več. Na področju avtomobilov je njen delež že več kot polovičen. Po podatkih iz Kitajske takšne celice z dobičkom proizvajajo že za 25 dolarjev za kilovatno uro,« pravi Robert Dominko, strokovnjak za baterije in raziskovalec na Kemijskem inštitutu v Ljubljani.
Natrijeva baterija bi odprla nove horizonte brez litija.
Še druge nove kemijske rešitve? V ospredju sta dve, po ceni nekako na dveh koncih baterijskega spektra. Prva je natrijeva baterija z energijsko gostoto blizu tisti v bateriji LFP. Ta baterija bi bila pomembna tudi zato, ker zanjo ni potreben litij, natrija pa je v naravi veliko več. Kot pravi Dominko, je pri njej še kar veliko možnosti razvoja, je precej cenejša od baterije LFP. Je pa za njeno nadaljnjo uveljavitev pomembnih več dejavnikov, med drugim, kako bo s ceno litija in njegovo dostopnostjo.
Baterijski sveti gral
Kitajci delujejo povsod, tudi na drugi strani ponudbe, pri t. i. solid state baterijah, nad katerimi sprva niso bili najbolj navdušeni, nedavno pa naj bi vanje vseeno vložili milijardo dolarjev. Gre za litij-ionsko baterijo, v kateri se namesto tekočega uporablja trdni elektrolit. Takšna baterija ima lahko daleč največjo energijsko gostoto, do 450 Wh/kg.
Z njo se veliko ukvarjajo v Evropi in ZDA, in sicer različna zagonska podjetja, s katerimi se povezujejo evropska imena (Quantum Scape in Volkswagen, Solid Power in BMW, Factorial in Stellantis). Razvija jo tudi Toyota. Vendarle se pričakuje, da bo tudi ta baterija prej ali slej nared, seveda pa naj bi bila na najdražja in torej primerna za najbolj zmogljive in drage avtomobile.
Dolgoročno je težko reči, katera baterijska rešitev bo prevladala. Po mnenju našega sogovornika nedvomno potrebujemo različne kemijske strukture, prav tako meni, da je dovolj prostora za vse, tudi za natrijeve baterije, če ne drugje, se bodo te uveljavile za shranjevalnike električne energije.
