Spis treści
Chińscy naukowcy zakończyli kolejny etap prac nad nową generacją akumulatorów. Zespół badawczy opublikował w czasopiśmie naukowym Nature raport ze swoich działań. Pracami kierował Chen Jun z Chińskiej Akademii Nauk. Inżynierowie zbudowali ogniwo charakteryzujące się bardzo wysokimi parametrami pojemnościowymi. Gęstość energii w nowym układzie wynosi ponad 700 Wh/kg. Taka wartość to duży skok technologiczny w stosunku do produkowanych dzisiaj seryjnie baterii litowo-jonowych. Obecne pakiety w samochodach elektrycznych oferują zazwyczaj gęstość na poziomie od 200 do 300 Wh/kg. Zwiększenie tego parametru pozwala zmagazynować więcej prądu w obudowie o tej samej masie i objętości.
Nowa chemia oparta na fluorze
Konstruktorzy z zespołu badawczego zmodyfikowali architekturę całego układu, aby osiągnąć wynik 700 Wh/kg. Zbudowali od podstaw nowy system elektrolitów. Zdecydowali się na usunięcie atomów tlenu i wprowadzili na ich miejsce atomy fluoru. Ta modyfikacja fizycznie zmieniła właściwości chemiczne wewnątrz ogniwa. Zespół użył dodatkowo cząsteczek fluorowanych rozpuszczalników węglowodorowych oraz układu litowo-fluorowego.
Zastosowana kombinacja poprawiła przewodnictwo jonowe wewnątrz akumulatora. Zapewniła również pożądaną stabilność działania przy wysokim obciążeniu. Baterie o bardzo dużej gęstości energii są często narażone na przegrzewanie i przyspieszoną degradację. Użycie układu litowo-fluorowego pozwoliło inżynierom opanować te fizyczne zjawiska w warunkach laboratoryjnych.
Zachowanie pojemności w mrozie
Spadek pojemności pakietów w ujemnych temperaturach bezpośrednio zmniejsza zasięg samochodów elektrycznych zimą. Nowa bateria opracowana przez instytut pod kierownictwem Chen Juna rozwiązuje większość tego problemu. Testy potwierdziły odporność nowej chemii na ekstremalne chłody. Podczas badań laboratoryjnych schłodzono akumulator do temperatury -50 stopni Celsjusza. W tak trudnych warunkach ogniwo utrzymało gęstość energii na poziomie prawie 400 Wh/kg.
Inne w podobnym temacie
Tradycyjne akumulatory montowane w dzisiejszych autach na prąd mają przy takiej temperaturze poważne problemy z oddawaniem zgromadzonego ładunku. Zastosowanie ogniw fluorowych pozwala zaplanować bezproblemową eksploatację pojazdów w bardzo zimnym klimacie. Chen Jun określił gęstość energii oraz parametry pracy w mrozie jako dwie główne przeszkody na drodze do całkowitej elektryfikacji transportu.
Redukcja masy i nowe zastosowania
Tradycyjne akumulatory litowo-jonowe ważą setki kilogramów. Zwiększenie zasięgu o 200 kilometrów wymaga dodania ciężkich modułów zasilających. Konstruktorzy muszą następnie wzmacniać zawieszenie i ramę nośną pojazdu. Ogniwa o gęstości 700 Wh/kg zmieniają te zasady projektowania. Inżynierowie mogą zamontować w pojeździe baterię o połowę lżejszą, zachowując dotychczasowy zasięg na poziomie 400 lub 500 kilometrów. Zmniejszenie masy całkowitej poprawia bezpośrednio właściwości jezdne aut. Lżejszy samochód zużywa mniej prądu podczas przyspieszania, a krótsza droga hamowania przekłada się na bezpieczeństwo jazdy.
Osiągnięcia opisane w czasopiśmie Nature otwierają drogę do zastosowań poza klasyczną motoryzacją. Naukowcy zakładają, że baterie z gęstością 700 Wh/kg znajdą odbiorców w branży lotniczej i kosmicznej. Posłużą również do zasilania maszyn pracujących w strefach polarnych. Zwiększona gęstość energetyczna umożliwi dłuższą pracę inteligentnych robotów wielozadaniowych.
Testy w gotowych pojazdach
Publikacja raportów z badań to tylko jeden kierunek działań. Równolegle prowadzone są prace wdrożeniowe. Zespół Chen Juna współpracuje z marką Hongqi, należącą do chińskiego państwowego koncernu FAW Group. Inżynierowie zamontowali na początku miesiąca w pojeździe testowym inny rodzaj nowego ogniwa. Jest to litowo-manganowa bateria stało-ciekła.
Za rozwój tego konkretnego akumulatora odpowiada spółka China Automotive New Energy Battery Technology. Gęstość energii w tym pakiecie wynosi 500 Wh/kg. Model testowy wyposażony w te ogniwa potrafi przejechać ponad 1000 kilometrów na jednym ładowaniu według chińskiej procedury pomiarowej CLTC. Tak wysoka wartość usuwa problem częstego planowania postojów podczas dalekich tras.
Seryjna produkcja na horyzoncie
Lu Tianjun, dyrektor generalny China Automotive New Energy Battery Technology, ustalił ramy czasowe dla wprowadzenia technologii na rynki konsumenckie. Samochody wyposażone w baterie o gęstości 500 Wh/kg zaczną opuszczać taśmy montażowe pod koniec 2026 roku. Dyrektor Lu Tianjun prognozuje, że nowa chemia ogniw przyniesie poprawę osiągów o 50 procent w stosunku do najmocniejszych baterii sprzedawanych obecnie na rynku.
Chiny umacniają swoją pozycję w globalnym sektorze produkcji baterii. W ubiegłym roku same firmy CATL oraz BYD odpowiadały łącznie za ponad 55 procent światowej sprzedaży akumulatorów do samochodów elektrycznych. Współpraca chińskich naukowców, koncernów motoryzacyjnych i producentów ogniw przyspiesza proces wdrażania technologii na masową skalę. Podmioty te łączą swoje budżety na rozwój nowych mieszanek chemicznych.
Przejście fabryk na baterie o gęstości 500 Wh/kg lub wyższej wywoła reakcję rynkową. Pojawienie się w salonach pojazdów z realnym zasięgiem 1000 kilometrów zmieni wymagania konsumentów. Koncerny motoryzacyjne z Europy oraz Ameryki Północnej zostaną zmuszone do przyspieszenia prac nad własnymi układami zasilania. Wprowadzenie na ulice aut z nowymi akumulatorami w 2026 roku zapoczątkuje kolejny etap zmian w motoryzacji.
Jak oceniacie plany wprowadzenia do seryjnej produkcji aut z zasięgiem 1000 kilometrów już za kilkadziesiąt miesięcy? Zostawcie swoje opinie o nowych technologiach akumulatorów w komentarzach.
Dołącz do dyskusji