Baterie ze stałym elektrolitem – kiedy wejdą do produkcji?

Baterie ze stałym elektrolitem – kiedy wejdą do produkcji?

13 grudnia 2020 0 przez ArturK.

Toyota, firma QuantumScape szykują prawdziwą rewolucje na rynku samochodów elektrycznych. Wszystko wskazuje na to, że już w roku 2021 pojawi się pierwszy prototyp z ogniwami ze stałym elektrolitem. Dlaczego to takie istotne? Czytajcie dalej!

Jak donoszą zagraniczne media, Toyota planowała zrobić światu niespodziankę i zaprezentować prototyp samochodu całkowicie elektrycznego (do tej pory ta akurat marka nie wydała na świat żadnego modelu całkowicie elektrycznego, lecz jedynie auta z napędem hybrydowym!) na igrzyskach olimpijskich w Pekinie, które planowo odbyć się miały w roku 2020. Z wiadomych względów tak wielka impreza sportowa musiała zostać przesunięta na rok 2021, zatem pierwsza prezentacja prototypu Toyoty również została przesunięta w czasie.

Dlaczego solid-state Toyoty i QuantumScape to przełom?

Tak prezentuje się różnica między ogniwem tradycyjnym a tym typu solid state (to mniejsze!) / źródło: SolidPower (youtube)

Okazuje się, że na rynku nie ma jeszcze baterii typu solid-state, bo większość firm skupia się – póki co – na rozwoju istniejących technologii w celu zwiększenia gęstości energii (kWh z 1 kg elektrolitu) i obniżenia kosztów produkcji. Ma to na celu zrównać cenę samochodów elektrycznych z ich spalinowymi odpowiednikami lub sprawić, że zakup auta na baterie będzie bardziej opłacalny. Co prawda do zrównania cen jednego i drugiego typu pojazdów jest naprawdę bardzo blisko, tak do wprowadzenia ogniw ze stałym elektrolitem przez inne niż opisywane tu firmy jest bardzo daleko. Większość ośrodków badawczych powołanych przez największe marki produkujące samochody albo same baterie do elektryków podaje, że opracowanie takiego ogniwa może nastąpić dopiero około roku 2025.

Toyota i QuantumScape ogłaszają te wspaniałości w zasadzie teraz. Pierwsze testy homologacyjne mają rozpocząć się już na początku roku 2022, czyli za niewiele ponad rok (w chwili pisania artykułu jest grudzień 2020). Tak więc można by zaśpiewać kolędowo “cuda, cuda ogłaszają”. Ale te cuda stają się ciałem, bowiem prototyp jest już ponoć gotowy, a firma QuantumScape prezentuje swoje ogniwa (film pod artykułem!) typu solid-state podkreślając ich zalety. Jedyna niewiadoma to kwestia temperatury pracy takich baterii. Teoretycznie za optymalną temperaturę dla ich pracy przyjmuje się 30 stopni Celsjusza, więc samo przez się na usta wskakuje pytanie, czy baterie firmy QS wymagać będą podgrzania przed rozruchem. Nawet jakby tak było, to oferowane przez nie parametry zrekompensują tę jakże małą niedogodność!

Specyfikacja baterii typu solid-state

I tu dochodzimy do sedna ogłoszonego prze Toyotę i firmę QuantumScape przełomu. Baterie ze stałym elektrolitem będą po pierwsze charakteryzowały się większą gęstością elektrolitu, co pozwoli (przy tej samej masie baterii) osiągnąć większe zasięgi niż miało to miejsce do tej pory przy zastosowaniu “konwencjonalnych” baterii litowo-jonowych. Skróci się również czas ładowania samochodów elektrycznych z bateriami solid-state. Szacuje się, że po zaledwie 10 minutach ładowania, będzie można zapewnić aż 1000 km jazdy! To prawdziwy przełom, gdyż do tej pory tylko Tesla zbliżyła się do jednego tysiąca kilometrów zasięgu przy manipulacjach oprogramowaniem baterii i bardzo oszczędnej jeździe.

Silniki spalinowe zostaną wyparte?

Koncept samochodu Toyoty
Koncepcyjny samochód elektryczny Toyoty / źródło: toyota.com/concept-i/

Zauważmy, że 10 minut ładowania to czas porównywalny do czasu przeznaczanego na zwykłe tankowanie bez stania w kolejce do dystrybutora. Jak wiemy LPG tankuje się nieco dłużej niż benzynę czy olej napędowy, więc i tu dziesięciominutowe ładowanie wypada bardzo korzystne. Pamiętajmy też, że do tej pory największą wadą samochodów elektrycznych – prócz ich ceny – jest bardzo długi czas ładowania akumulatorów w zestawieniu z dość niskimi zasięgami.

Zasięg tysiąca kilometrów to więcej niż zasięg większości samochodów spalinowych (nie licząc hybryd), bo tylko najbardziej ekonomiczne diesle potrafią zbliżyć się do takich przebiegów na jednym tankowaniu, a pomiarów dokonuje się jedynie w trasie i przy bardzo delikatnej i równomiernej jeździe. Tu mówimy o normach takich jak WLTP, czyli pomiar wskazujący na szacunkowe realne zasięgi w trybie jazdy mieszanym (trasa – miasto).

Przyszłość będzie jeszcze lepsza?

Jeśli wszystko pójdzie po naszej i inżynierów myśli, to zasięgi rzędu 1 tys. kilometrów będą normą. Pamiętajmy, że technologia ogniw solid-state tak naprawdę raczkuje i jeszcze nie wyjechał żaden pojazd elektryczny z takimi akumulatorami. Tak więc tym bardziej w przyszłość należy patrzeć z optymistycznym nastawieniem, bo wszystko wskazuje na to, że za 10 – 15 lat samochody spalinowe będą rzadkością, a samochodami elektrycznymi będziemy jeździć tak długo, że prawdopodobnie największym zmartwieniem kierowcy będzie to, aby nie zapomnieć, że w ogóle baterie trzeba ładować.