Spis treści
W świecie elektromobilności przyświeca jeden, nadrzędny cel: stworzyć baterie, które oferują większy zasięg za mniejsze pieniądze. Oczywiście, liczy się też bezpieczeństwo, szybkość ładowania i trwałość, ale wszystko to krąży wokół idei maksymalizacji energii przy jednoczesnej redukcji kosztów i rozmiaru pakietu. Producenci prześcigają się w pomysłach, jak to osiągnąć, a my jesteśmy świadkami cichej rewolucji.
Większość firm odchodzi już od tradycyjnego składania baterii z modułów, w których umieszczone są poszczególne ogniwa. Coraz popularniejsze stają się technologie cell-to-pack (ogniwo-do-pakietu) czy nawet cell-to-body (ogniwo-do-nadwozia), gdzie ogniwa integrowane są bezpośrednio w większą strukturę. Jednak amerykańska firma 24M Technologies z Massachusetts chce pójść o krok dalej, proponując rozwiązanie, które może całkowicie zmienić zasady gry. Mowa o technologii elektroda-do-pakietu (ETOP).
Na czym polega rewolucja 24M Technologies
Sedno problemu z dzisiejszymi bateriami leży w dużej ilości materiałów, które nie magazynują energii. Tradycyjne cylindryczne lub pryzmatyczne ogniwa posiadają własną obudowę, złącza i inne elementy, które zajmują cenne miejsce i dodają wagi, ale nie przyczyniają się do zwiększenia zasięgu. To tak zwane materiały nieaktywne.
Technologia ETOP, opracowana przez 24M, ma na celu wyeliminowanie tego balastu. Zamiast pakować elektrody (czyli kluczowe komponenty magazynujące i uwalniające energię) w metalowe puszki pojedynczych ogniw, firma integruje je bezpośrednio w strukturę całego pakietu bateryjnego. W praktyce oznacza to pozbycie się nie tylko modułów, ale i samych ogniw w ich dotychczasowej formie. Zostaje tylko to, co najważniejsze – anoda i katoda, zamknięte w jednej, szczelnej obudowie pakietu.
Inne w podobnym temacie
Dzięki takiemu podejściu można znacznie efektywniej wykorzystać dostępną przestrzeń. Według 24M, w konwencjonalnych bateriach litowo-jonowych materiały aktywne (elektrody) stanowią od 30% do 60% objętości całego pakietu. Reszta to wspomniane komponenty strukturalne. W technologii elektroda-do-pakietu udział materiałów aktywnych może wzrosnąć nawet do 80% objętości. To gigantyczny skok gęstości energii.
Obietnica 1600 km na jednym ładowaniu to nie wszystko
Co to oznacza dla kierowcy? Przede wszystkim, potencjalnie ogromny zasięg. Amerykanie twierdzą, że ich rozwiązanie mogłoby umożliwić przejechanie nawet 1000 mil, czyli ponad 1600 kilometrów na jednym ładowaniu. To dwukrotnie więcej niż oferują obecnie najlepsze samochody elektryczne na rynku. Taka wartość całkowicie wyeliminowałaby lęk przed zasięgiem i zrównała użyteczność aut elektrycznych z pojazdami spalinowymi podczas długich podróży.
Jednak za tą obietnicą kryje się coś więcej niż tylko techniczna innowacja. To strategiczna próba rzucenia wyzwania azjatyckiej dominacji na rynku baterii. Naoki Ota, prezes i dyrektor generalny 24M, otwarcie przyznaje, że konkurowanie ze skalą produkcji chińskich gigantów jest niezwykle trudne. „Stany Zjednoczone muszą rozwijać innowacje w dziedzinie baterii, a nie tylko skalować produkcję, aby zniwelować przepaść w stosunku do konkurentów zza oceanu” – stwierdził. Firma stawia na przełom technologiczny jako sposób na zdobycie przewagi.
Co więcej, technologia ETOP jest elastyczna. Może być dostosowana do różnych chemii baterii, rozmiarów i napięć. Dzięki temu jej zastosowanie nie ogranicza się tylko do samochodów. 24M wskazuje na potencjał w lotnictwie, na przykład w elektrycznych samolotach pionowego startu i lądowania (eVTOL), a także w stacjonarnych magazynach energii.
Rzeczywistość może zweryfikować odważne plany
Choć na papierze wszystko wygląda obiecująco, droga do masowej produkcji będzie wyboista. Istnieje kilka fundamentalnych wyzwań, z którymi 24M i potencjalni partnerzy będą musieli się zmierzyć.
Po pierwsze, skalowalność. Cały globalny łańcuch dostaw baterii jest zbudowany wokół standardowych formatów ogniw. Przebudowa fabryk i dostosowanie ich do zupełnie innego procesu produkcyjnego będzie wymagała ogromnych nakładów kapitałowych i czasu.
Po drugie, serwisowanie i diagnostyka. W nowoczesnych pakietach bateryjnych wada często dotyczy jednego ogniwa, które można zdiagnozować i w teorii odizolować bez narażania całego systemu. Co w przypadku wady fabrycznej lub uszkodzenia w jednym, wielkim, szczelnie zamkniętym pakiecie elektrod? Naprawa może okazać się niemożliwa lub nieopłacalna, co oznaczałoby konieczność wymiany całej, bardzo drogiej baterii.
Trzecim kluczowym aspektem jest zarządzanie termiczne. Materiały nieaktywne w tradycyjnych bateriach zapewniają również pewną przestrzeń i strukturę, która ułatwia odprowadzanie ciepła. Tak gęste upakowanie materiału aktywnego będzie generować ogromne ilości ciepła podczas szybkiego ładowania i rozładowywania. Zapewnienie skutecznego i bezpiecznego chłodzenia będzie jednym z największych wyzwań inżynieryjnych.
Mimo tych przeszkód, strategia konkurowania poprzez innowacje wydaje się jedyną słuszną drogą dla firm z Europy i USA. Azjatyckie firmy, takie jak CATL czy BYD, wyprzedzają resztę świata pod względem skali produkcji i kontroli nad łańcuchem dostaw. Bez odważnych, przełomowych technologii opracowywanych i produkowanych lokalnie, Zachód na zawsze pozostanie w roli naśladowcy.
Czy taka rewolucja jest w ogóle możliwa w najbliższej dekadzie? A może to tylko marketingowa obietnica bez pokrycia, która ma przyciągnąć inwestorów? Czekamy na wasze opinie w komentarzach.
Dołącz do dyskusji