Baterie półprzewodnikowe, czyli jak EV zyskują na nowej technologii?

Baterie są integralnym elementem każdego samochodu elektrycznego. Jaki jest zatem idealny typ ogniwa? Przepis wydaje się prosty – powinno ono być lekkie, oferować dużą pojemność energetyczną i dawać możliwość szybkiego ładowania. Obecnie najbardziej w te wymogi wpisuje się bateria litowo-jonowa. Obecnemu liderowi rośnie jednak groźny konkurent. Akumulatory oparte o półprzewodniki stają się lepsze na każdym polu, a ich popularyzacja z pewnością będzie oznaczać rewolucję!

Największy znak zapytania, dotyczący samochodów elektrycznych, praktycznie od początku ich istnienia wiąże się z tą samą kwestią – tematu magazynowania energii. Oczywiście w XXI wieku dysponujemy nowoczesną technologią przechowywania energii elektrycznej. Współczesne modele są wyposażane w ogniwa litowo-jonowe. Tak skonstruowane baterie np. w Tesli Model S oferują maksymalny zasięg oszacowany na 572 kilometry. To wystarczający dystans zarówno podczas standardowej, codziennej eksploatacji, jak i dalszych wyjazdów.

Po 25 latach technologia Li-ion dochodzi do granic możliwości


Niestety warto pamiętać o tym, że im pojemniejszy akumulator, tym większe jego rozmiary i masa. A waga bez wątpienia jest jednym z wrogów aut zasilanych energią elektryczną – zwiększa bowiem zużycie prądu. W kwestii masy baterii niestety najpewniej niewiele można zrobić – inżynierowie doszli już bowiem niemal do granic wyznaczanych przez technologię. Baterie będą z pewnością ulepszane w kolejnych latach, ale już teraz specjaliści poszukują rozwiązań, które w przyszłości będą w stanie zastąpić akumulatory litowo-jonowe. 

Specjaliści nie zamierzają jednak poprzestać wyłącznie na technologii Li-Ion. Już dziś trwają prace nad zaawansowanymi ogniwami, które zostaną wykonane z półprzewodników. Rewolucja ma polegać na tym, że przy jednoczesnym maksymalizowaniu pojemności energetycznej, minimalizowana będzie i masa baterii, i ich gabaryty. Czym tak właściwie są ogniwa półprzewodnikowe? To nic innego jak rozwinięcie ogniw litowo-jonowych. Są to  ogniwa elektrochemiczne, w których katoda wykonywana jest z podobnych materiałów do tych stosowanych w typowych akumulatorach litowo-jonowych. Różnica w budowie dotyczy anody i elektrolitu, gdzie wykorzystuje się m.in. stopy litu czy krzem. Ogniwa tego typu, oprócz wspomnianych powyżej zalet, cechować ma również większe bezpieczeństwo oraz znacznie większy zakres użytecznych temperatur, w których ogniwo może być eksplotatowane.

Choć technologiczny opis brzmi dość prosto, jego efekt może być naprawdę imponujący. A dowodów na poparcie tej tezy można poszukiwać już bezpośrednio na rynku motoryzacyjnym. Jedną z firm, która postanowiła zdradzić nieco szczegółów dotyczących technologii półprzewodników, jest Fluidic Energy. Amerykańskie przedsiębiorstwo obiecuje, że opracowywane właśnie akumulatory będą w stanie zaoferować 11-krotnie większą pojemność od baterii litowo-jonowych. Patrząc z drugiej strony – pozwoli to 11-krotnie zmniejszyć rozmiar każdego ogniwa, przy zachowaniu identycznego zasięgu!

11-razy bardziej pojemne i o 60% tańsze! Półprzewodniki to przyszłość


Czy nowoczesność będzie oznaczać jeszcze wyższą cenę samochodów? Według wstępnych deklaracji Fluidic Energy, nic takiego nie będzie miało miejsca. Rewolucja opracowywana właśnie przez Amerykanów, zamiast podwyższyć koszt produkcyjny baterii, zdecydowanie go obniży. Według przedstawicieli firmy półprzewodniki sprawią, że cena zbudowania pojedynczego akumulatora spadnie nawet o dwie trzecie w stosunku do ogniw litowo-jonowych! To oczywiście wartość, którą uda się osiągnąć dopiero po uruchomieniu masowego wolumenu fabrycznego.

Nad bateriami półprzewodnikowymi pracują jednak nie tylko Amerykanie. Jednym z głośniejszych wydarzeń w branży było nawiązanie szerokiej współpracy w zakresie prac badawczych między organizacją Lithium Ion Battery Technology and Evaluation Center a serią światowych marek japońskiego pochodzenia. Do projektu weszły takie firmy jak Toyota, Nissan, Honda, Panasonic i GS Yuasa. Co więcej, zyskał on wsparcie finansowe ze strony japońskiego rządu. Przedstawiciele LIBTEC nie mogą jeszcze podzielić się konkretami, ale ich deklaracje brzmią obiecująco. Zespół chciałby stworzyć technologię, która w ciągu kilku najbliższych lat zaprowadzi półprzewodniki do hal produkcyjnych.

804 kilometry dodatkowego zasięgu w… minutę!


Jeszcze dekadę temu wydawało się, że japońskie marki prześpią boom na rynku samochodów zasilanych z gniazdka. W końcu wyobraźnię ich inżynierów pożerała inna koncepcja – napędu wodorowego. Marki takie jak Toyota czy Honda straciły nieco czasu na opracowywanie rozwiązania, które jeszcze dziś nie może stanowić odpowiedzi na zeroemisyjną jazdę. Wszystko jednak wskazuje na to, że japońscy kooperanci, pracujący pod flagą LIBTEC, nie będą już marnować czasu, co wynika z zakulisowych informacji dotyczących Toyoty. Według nich marka już w 2022 roku planuje wykorzystać technologię baterii półprzewodnikowych w fabrycznie produkowanym samochodzie elektrycznym.

Zdecydowanie największą zaletą akumulatorów opartych o półprzewodniki jest większa pojemność energetyczna uzyskana przy mniejszych rozmiarach i masie. To jednak jeszcze nie koniec zalet. Zdaniem firmy Fisker półprzewodniki dają także dużo większe możliwości w kwestii szybkiego uzupełniania zapasów energii. Właśnie dlatego amerykańska firma w 2017 roku opatentowała technologię nowoczesnego ogniwa, pozwalającą na zwiększenie zasięgu pojazdu elektrycznego aż o 804 kilometry w zaledwie – uwaga! – minutę! Brzmi jak mrzonka? Być może. Fisker obiecuje jednak, że testy drogowe baterii typu solid-state, oferującej takie właśnie możliwości rozpoczną się już w przyszłym roku.
 

Najczęściej czytane

Fabryka Izery powstanie w Jaworznie. Produkcja ruszy w 2024

Czytaj więcej

EMP pokaże prototypy polskiego „elektryka”. Premiera odbędzie się online.

Czytaj więcej

Czy auto elektryczne ma standardowy akumulator 12V?

Czytaj więcej

Jak będą wyglądać pierwsze polskie samochody elektryczne? [film]

Czytaj więcej

Izera. Milion powodów, by jechać dalej

Czytaj więcej

Projekt polskiej marki samochodów elektrycznych może pobudzić krajową gospodarkę

Czytaj więcej