Kineska baterija izdržala 200 stepeni bez požara
Kineska kompanija Sunwoda napravila je novi korak u razvoju baterija sa čvrstim elektrolitom. Njena baterijska ćelija Xin Bixiao izdržala je zagrevanje do 200 stepeni Celzijusa bez zapaljenja ili eksplozije, uz energetsku gustinu od 400 Wh/kg.
Iza ovog rezultata krije se mnogo važnija priča: svetska trka za bateriju koja će električnim automobilima doneti veću autonomiju, manju masu i viši nivo bezbednosti.
Električni automobili poslednjih godina napreduju brže nego što se možda očekivalo. Raste autonomija, skraćuje se vreme punjenja, a cene pojedinih modela postepeno postaju pristupačnije. Ipak, osnovni problem ostaje isti: baterija je i dalje jedan od najskupljih i najtežih delova električnog automobila.
Zato se u razvojnim centrima najvećih svetskih proizvođača vodi možda i najvažnija tehnološka trka savremene automobilske industrije.
Cilj nije samo baterija koja može da uskladišti više energije, već ona koja će biti lakša, bezbednija, dugotrajnija i dovoljno jeftina za masovnu proizvodnju.
Najnovije informacije iz Kine pokazuju da se toj tehnologiji približavamo, ali i da put od laboratorije do automobila u prodajnom salonu još nije završen.
Sunwoda: 200 stepeni bez požara
Kineska kompanija Sunwoda, odnosno njena automobilska divizija SEVB, potvrdila je krajem oktobra da je razvoj baterijske ćelije Xin Bixiao ušao u fazu provere kod potencijalnih kupaca iz automobilske industrije.
Reč je o ćeliji kapaciteta 20 Ah, koja koristi kompozitni polimerni elektrolit i posebno razvijenu silicijumsku anodu.
Prema podacima proizvođača, ćelija postiže energetsku gustinu od 400 Wh/kg, uz više od 1.200 ciklusa punjenja i pražnjenja u deklarisanim uslovima ispitivanja.
Posebnu pažnju privukao je termički test tokom kojeg je ćelija bila izložena temperaturi od 200 stepeni Celzijusa, bez zapaljenja ili eksplozije.
To je važan rezultat, posebno kada se zna da je termičko nekontrolisano zagrevanje jedan od najvećih bezbednosnih izazova litijum-jonskih baterija.
Ipak, potrebno je napraviti razliku između otpornosti pojedinačne ćelije i bezbednosti kompletnog baterijskog paketa ugrađenog u automobil.
Baterija koja izdrži ekstremni laboratorijski test nije automatski baterija koja se nikada ne može zapaliti.
Za takvu ocenu potrebna su dodatna ispitivanja, uključujući sudare, mehanička oštećenja, unutrašnje kratke spojeve i dugotrajno korišćenje u različitim klimatskim uslovima.
Šta zapravo znači 400 Wh/kg?
Energetska gustina pokazuje koliko električne energije baterija može da uskladišti u odnosu na svoju masu.
Današnje litijum-jonske ćelije koje se koriste u električnim automobilima, u zavisnosti od hemijskog sastava, često postižu približno 160 do 300 Wh/kg.
Sunwodinih 400 Wh/kg zato predstavlja ozbiljan potencijalni napredak.
Uzmimo jednostavan primer.
Ako automobil ima bateriju kapaciteta 80 kWh, pri energetskoj gustini ćelija od 250 Wh/kg njihova ukupna masa iznosila bi približno 320 kilograma.
Sa ćelijama gustine 400 Wh/kg, ista količina energije mogla bi da bude uskladištena u svega 200 kilograma.
Razlika je čak 120 kilograma, odnosno 37,5 odsto manje mase samih ćelija.
Naravno, ovo nije masa kompletnog baterijskog paketa. Kućište, rashladni sistem, elektronika i zaštitni elementi ostaju neophodni.
Ali čak i kada se uzmu u obzir svi ti delovi, potencijal za smanjenje mase automobila veoma je značajan.
Manja masa znači nižu potrošnju energije, bolje performanse i mogućnost povećanja autonomije bez ugradnje ogromnih baterija.
Hiljadu kilometara autonomije, budućnost koja dolazi ili marketing?
U najavama novih baterijskih tehnologija sve češće se pojavljuje brojka od 1.000 kilometara.
Tehnički, takva autonomija nije nemoguća.
Automobil koji u realnim uslovima troši 15 kWh na 100 kilometara za prelazak 1.000 kilometara morao bi da raspolaže sa približno 150 kWh korisne energije.
Sa ćelijama energetske gustine 400 Wh/kg, samo ćelije takve baterije imale bi masu od oko 375 kilograma.
Lakša baterija nije krucijalna u pokupaju da budući električni automobili zaista prđe 1.000 kilometara između dva punjenja. Autonomija zavisi od aerodinamike, brzine, temperature, efikasnosti pogona, korisnog kapaciteta baterije i načina vožnje.
Posebno je važno razlikovati kineski CLTC ciklus, koji često daje optimističnije rezultate, od evropskog WLTP standarda i stvarne potrošnje na autoputu.
Zbog toga najave o 1.000 kilometara treba posmatrati kao tehnološki potencijal, a ne kao već potvrđenu karakteristiku nekog budućeg serijskog automobila.
CATL i BYD: Dva kineska giganta ne žele da zaostanu
Sunwoda nije usamljena u ovoj trci.
CATL, jedan od najvećih svetskih proizvođača baterija, razvija sopstvenu tehnologiju sa čvrstim elektrolitom, zasnovanu na sulfidnim materijalima.
Kompanija je krajem oktobra ponovila plan da tokom 2027. započne proizvodnju manjih probnih serija.
Razvojni cilj je energetska gustina od približno 500 Wh/kg, što bi predstavljalo još veći iskorak u odnosu na današnje komercijalne baterije.
Međutim, CATL otvoreno upozorava da masovna primena neće uslediti preko noći.
Predsednik kompanije Robin Zeng ukazao je da se tehnologija još suočava sa problemima proizvodnje, trajnosti i ekonomičnosti, a široka komercijalizacija u milionima vozila teško se može očekivati pre 2030. godine.
Sličnim putem ide i BYD.
Kineski proizvođač automobila i baterija razvija sulfidne elektrolite i najavljuje prve demonstracione automobile sa ovom tehnologijom tokom 2027. godine.
Ipak, između demonstracionog vozila i automobila koji kupac može da naruči postoji velika razlika.
BYD planira postepeno uvođenje tehnologije, najpre kroz ograničene serije i skuplje modele, dok se šira komercijalizacija očekuje približno oko 2030. godine.
Zanimljivo je da upravo kineski proizvođači, koji danas dominiraju proizvodnjom konvencionalnih litijum-jonskih i LFP baterija, ulažu ogromna sredstva u tehnologiju koja bi jednog dana mogla da promeni postojeći odnos snaga.
Toyota: Japanski odgovor kineskoj dominaciji
Dok kineske kompanije ubrzavaju razvoj, Toyota već godinama radi na sopstvenim baterijama sa potpuno čvrstim elektrolitom.
Japanski proizvođač sarađuje sa kompanijom Idemitsu Kosan na razvoju ključnih materijala, a sa Sumitomo Metal Mining na unapređenju katoda.
Toyota cilja početak komercijalne primene tokom 2027. ili 2028. godine.
Njeni razvojni ciljevi uključuju povećanje autonomije i značajno skraćenje vremena punjenja, potencijalno na desetak minuta za dopunjavanje od 10 do 80 odsto.
Međutim, ni Toyota još nije dokazala da takve baterije može da proizvodi u količinama i po cenama potrebnim za široko tržište.
Upravo tu leži suština cele priče.
Nije dovoljno napraviti izuzetnu bateriju. Potrebno je napraviti milione gotovo identičnih ćelija, sa minimalnim brojem grešaka, dugim radnim vekom i prihvatljivom cenom.
Zašto čvrsti elektrolit menja pravila igre?
Kod većine današnjih litijum-jonskih baterija između elektroda nalazi se tečni elektrolit, koji omogućava kretanje litijumovih jona tokom punjenja i pražnjenja.
Kod baterija sa čvrstim elektrolitom tu funkciju preuzima čvrsti materijal.
Takva konstrukcija potencijalno omogućava korišćenje elektroda većeg kapaciteta, povećanje energetske gustine i smanjenje pojedinih rizika povezanih sa zapaljivim tečnim elektrolitima.
Ali nova tehnologija donosi i nove probleme.
Čvrsti materijali moraju da održavaju stabilan kontakt tokom hiljada ciklusa punjenja, uprkos promenama zapremine elektroda.
Pojedine konstrukcije zahtevaju dodatni mehanički pritisak, dok su neki sulfidni elektroliti osetljivi na vlagu i zahtevaju složene proizvodne uslove.
Sunwoda upravo ovde pokušava da napravi razliku.
Njena polimerna konstrukcija, prema objavljenim podacima, funkcioniše pri spoljašnjem pritisku manjem od 1 MPa, što bi moglo da pojednostavi konstrukciju budućih baterijskih paketa.
Međutim, tek će serijska proizvodnja pokazati da li je to i ekonomska prednost.
Kada će vozači zaista osetiti promenu?
Ako se uporede najave vodećih proizvođača, period od 2027. do 2028. mogao bi da donese prve ograničene serije automobila sa potpuno čvrstim elektrolitom.
Masovnija primena realnije se očekuje oko 2030. godine ili kasnije, pod uslovom da budu rešeni problemi cene, pouzdanosti i industrijske proizvodnje.
To, međutim, ne znači da će postojeće baterije preko noći postati zastarele.
LFP baterije već danas nude dobru dugotrajnost, visok nivo bezbednosti i relativno pristupačnu cenu. Naprednije litijum-jonske tehnologije nastavljaju da se razvijaju, a sve brže punjenje dodatno smanjuje praktične nedostatke električnih automobila.
Vrlo je verovatno da će različite baterijske tehnologije još dugo postojati paralelno.
Jeftiniji električni automobili mogli bi da zadrže LFP baterije, dok bi skuplji modeli prvi dobili naprednije ćelije sa čvrstim elektrolitom.
Revolucija neće početi sa 1.000 kilometara
Vest da je jedna baterijska ćelija izdržala temperaturu od 200 stepeni bez požara svakako zaslužuje pažnju.
Ali još važnija je činjenica da se razvoj baterija postepeno pomera iz laboratorija prema probnoj proizvodnji i testiranju kod proizvođača automobila.
U toj trci Sunwoda, CATL, BYD i Toyota koriste različite tehnološke pristupe, ali pokušavaju da reše isti problem.
Kako proizvesti bateriju koja će biti dovoljno dobra da opravda svoju cenu?
Za vozače bi najveći napredak možda mogao da bude nešto mnogo praktičnije od obećanih 1.000 kilometara autonomije.
Električni automobil koji je lakši, troši manje energije, brzo se puni, zadržava kapacitet tokom godina korišćenja i ne košta više od uporedivog benzinskog ili dizel modela.
Tek kada se to dogodi, baterija sa čvrstim elektrolitom prestaće da bude tehnološka vest i postaće stvarna promena u automobilskoj industriji.
