Nowe baterie do elektryków mogą być znacznie tańsze i nie będą zawierać litu
Piotr Mazurkiewicz
W nowym akumulatorze zastosowano nowy stały elektrolit siarczkowy o nazwie LPSO, który nie wymaga siarczku litu. W efekcie akumulator, opracowany przez Chiński Uniwersytet Nauki i Technologii (USTC), działa porównywalne z konkurencyjnymi rodzajami baterii nowej generacji przy koszcie mniejszym niż 10 proc. dotychczasowych. Wynalezienie nowego stałego elektrolitu, który eliminuje konieczność stosowania drogiego siarczku litu, umożliwi ogromny postęp w projektowaniu akumulatorów.
Jak działają nowe akumulatory
Według chińskich mediów przybliża to kraj do celu, jakim jest przewodnictwo w wyścigu o prymat w technologii akumulatorów. W przeciwieństwie do tych tradycyjnych, w których do przewodzenia jonowego między elektrodami stosuje się ciekłe lub żelowe elektrolity polimerowe, w akumulatorach półprzewodnikowych stosuje się elektrolity stałe. Akumulatory półprzewodnikowe mają rozwiązać wszystkie obecne problemy związane z pojemnością i bezpieczeństwem.
Baterie półprzewodnikowe mogą wykorzystywać tlenki lub siarczki jako katodę w celu zwiększenia gęstości energii. Ze względu na ich doskonałą wydajność, siarczki są zwykle uważane za najbardziej obiecującą opcję dla przyszłego praktycznego zastosowania akumulatorów całkowicie półprzewodnikowych, jednak ich wysoki koszt stanowił dotąd barierę.
Koszt stałych elektrolitów siarczkowych zwykle przekracza 195 dol. za kilogram, znacznie powyżej progu 50 dol. za kilogram niezbędnego do powszechnego stosowania. Wyzwanie związane z kosztami wynika ze skomplikowanego procesu syntezy elektrolitów, który w dużym stopniu opiera się na kosztownym Li2S. – Chociaż badacze na całym świecie starają się obniżyć koszty różnymi metodami, długoterminowe badania wykazały, że osiągnięcie tego celu jest trudne – mówi Ma Cheng, badacz z UTSC w rozmowie z „Science and Technology Daily”.
Jak obniżyć ceny baterii
Nowatorski elektrolit jest syntetyzowany z dwóch niedrogich związków, co pozwala obniżyć koszt składnika do zaledwie 14,42 dol. za kilogram, co stanowi niecałe 8 proc. kosztu surowców do produkcji innych elektrolitów stałych siarczkowych.
Co ciekawe, LPSO zachowuje kluczowe zalety najskuteczniejszych elektrolitów siarczkowych, w tym kompatybilność z anodami, która zapewnia stabilność działania. Dobrze łączy się z anodami o dużej gęstości energii, takimi jak litowo-metalowy i krzemowy. Bateria wykonana z LPSO i litu metalicznego wykazała ponad 4200 godzin stabilnej pracy w temperaturze pokojowej.
Pomimo tych obiecujących wyników Ma podkreślił, że zespół oczekuje dalszej poprawy wydajności, a zespół aktywnie pracuje nad jej osiągnięciem.
Czołowi producenci aut pracują nad nowymi technologiami związanymi z bateriami. W zeszłym roku Toyota poinformowała o stworzeniu nowej technologii akumulatorów półprzewodnikowych do pojazdów elektrycznych, która umożliwiłaby jej zmniejszenie o połowę kosztów, masy i rozmiarów.
Największy producent samochodów na świecie twierdził, że dzięki nowej architekturze akumulatorów półprzewodnikowych jest w stanie wyprodukować akumulatory o zasięgu 745 mil (1200 km) i krótkim czasie ładowania wynoszącym około 10 minut. Firma ogłosiła, że w 2027 roku rozpocznie produkcję samochodów wyposażonych w nową technologię akumulatorów.
