Unul din marile dezavantaje ale autovehiculelor electrice, îl reprezintă autonomia. Atingerea unei autonomii de 1000 km este un obiectiv pe care și l-au propus mai multe companii, însă care îl va atinge prima ?
Noile baterii și noile modele de baterii vor permite, în viitor, autonomii mult mai mari. Se așteaptă, de asemenea, ca stațiile de schimb de baterii să scurteze procesul de încărcare pentru unii producători.
Autonomie ca la un motor diesel și eliminarea timpilor lungi de încărcare – noile automobile electrice ar putea avea aceste caracteristici pe termen mediu, dacă unele dintre dezvoltările actuale vor ajunge într-adevăr în producția la scară largă. Cel puțin în ceea ce privește autonomia, șansele sunt bune.
Dacă și infrastructura planificată va funcționa, nu vor mai exista prea multe argumente împotriva unei mașini electrice în viitor.
Bateriile de propulsie cu o chimie modificată și noi metode de construcție ar trebui să permită autonomii de peste 1.000 de kilometri pe termen mediu.
Până în prezent, autonomia posibilă și lipsa stațiilor de încărcare sunt încă cele mai importante motive pentru care mulți oameni se decid să renunțe la o mașină cu propulsie electrică pe baterii (BEV). Noile baterii ar trebui să îmbunătățească în curând autonomia pe care mulți clienți au considerat-o insuficientă până acum. În prezent, producătorii de baterii se află într-o cursă pentru a fi primii pe piață cu o baterie care să permită o autonomie electrică de 1.000 de kilometri.
De asemenea, tot mai mulți producători doresc să compenseze lipsa punctelor de încărcare cu stații de schimb de baterii. Schimbul unei baterii de tracțiune goale cu una complet încărcată ar trebui să fie mai rapid decât un proces convențional de realimentare cu benzină sau motorină.
Bateriile Litiu – Ion
Bateriile litiu-ion au devenit populare deoarece atomilor de litiu le place în mod deosebit să renunțe la unul dintre cei trei electroni ai lor. Litiul este, de asemenea, cel mai ușor metal. Acest lucru îl face un material de bază popular pentru baterii. În ceea ce privește densitatea de energie, litiul pur ar fi chiar materialul activ ideal în anozi. Cu toate acestea, astfel de baterii s-ar descompune după o perioadă scurtă de timp. Acesta este motivul pentru care grafitul este utilizat în prezent ca material anodic activ care poate absorbi ionii de litiu.
Stațiile de schimb pentru baterii
În Germania, cel mai proeminent exemplu este producătorul auto chinez Nio. În China, Nio spune că operează deja aproximativ 1 400 de stații de schimb de baterii și că a efectuat aproximativ 12 milioane de schimburi în această țară. Până la sfârșitul anului 2025, producătorul dorește să crească numărul stațiilor sale de schimb de baterii din țara sa de origine la peste 4.000.
De asemenea, Nio își continuă expansiunea în Europa. Nio dorește să înființeze aici un total de 70 de stații de schimb de baterii în acest an. Potrivit serviciului industrial eletrive.net, o stație de schimb poate stoca până la 13 baterii. Acestea sunt reîncărcate în cadrul stației cu 40 până la 80 kW. Dacă cererea este mare, pot fi încărcate simultan până la cinci baterii cu 80 kW.
Fisker și e.Go doresc, de asemenea, să înființeze stații de schimb în Germania. Ambii producători auto au ales ca partener Ample, un furnizor american de stații de schimb. Ample oferă baterii de acționare modulare care pot fi integrate în mai multe modele de automobile – dacă producătorii de automobile le urmează exemplul.
Primii operatori germani cred, de asemenea, în succesul stațiilor de schimb de baterii. Compania Inframobility-Dianba, de exemplu, testează în prezent această formă de “realimentare” a mașinilor electrice în cadrul unui proiect pilot cu taxiuri din Berlin. Potrivit propriilor informații, societatea mixtă dintre un expert german în infrastructură și un producător chinez de stații de schimb de baterii lucrează în prezent cu 16 producători chinezi de automobile. Vehiculele pentru proiectul din Berlin provin de la MG.
Motivul pentru renașterea stațiilor de schimb de baterii este China. În urmă cu aproape exact zece ani, ideea antreprenorului american Shai Agassi, care urmărise aceeași abordare cu compania Betterplace, eșuase. În afară de Renault, niciun alt producător auto nu a dorit să integreze o baterie interschimbabilă în mașina sa. Cu toate acestea, în China, mașinile cu baterii interschimbabile sunt foarte populare în prezent.
Prin urmare, mulți producători își oferă mașinile cu această opțiune. Acest lucru are avantaje: Se spune că un proces de schimbare durează doar aproximativ cinci minute. Dacă stațiile sunt suficient de mari, bateriile pot fi încărcate relativ ușor și pot fi, de asemenea, testate în același timp cu fiecare proces de încărcare. Dacă numărul de stații de schimbare a bateriilor este suficient de mare, acestea pot, de asemenea, să sprijine rețeaua electrică și să furnizeze energie de echilibrare atunci când este necesar.
Noile baterii
În prezent, există două tendințe în domeniul bateriilor de tracțiune care au ca scop eficientizarea stocării energiei: noi forme de construcție și noi materiale. Noile forme de construcție asigură faptul că dezvoltatorii pot împacheta mai mult material activ în spațiul de instalare disponibil.
Cell to pack
Unul dintre aceste noi modele se numește cell-to-pack. În timp ce în cazul bateriilor de tracțiune proiectate în mod convențional, celulele sunt grupate în module individuale, iar aceste module, la rândul lor, sunt combinate în carcasa bateriei sub forma unui pachet de baterii, tehnologia cell-to-pack renunță la modulele bateriei. În schimb, celule de baterie semnificativ mai mari sunt integrate direct în pachetul de baterii. Acest lucru face posibilă găzduirea a 50 la sută mai mult material activ în spațiul de instalare disponibil. Printre alte avantaje citate de producătorul de baterii BYD se numără faptul că astfel de baterii pot fi încălzite foarte eficient și că sunt ușor de reciclat atunci când ajung la sfârșitul duratei lor de viață.
Cea de-a doua tendință care ar trebui să ducă la o autonomie mai mare este reprezentată de noile materiale. Această tendință ar putea asigura, de asemenea, timpi de încărcare mai rapizi. De exemplu, unul dintre cei mai mari producători de baterii din lume, CATL, dorește să lanseze pe piață în acest an o baterie cu o densitate energetică fabuloasă de până la 500 Wh/kg, datorită noilor materiale. Prin comparație, actualele baterii litiu-ion au o densitate energetică maximă de 280 Wh/kg.
Cu toate acestea, chinezii nu au dezvăluit încă modul în care vor obține această densitate energetică. Deocamdată, într-un comunicat de presă se precizează doar că bateria folosește electroliți biomimetici foarte conductivi în stare condensată (aproape solidă) pentru a îmbunătăți conductivitatea celulelor și, astfel, eficiența transportului litiu-ion. Astfel, noua “baterie condensată” CATL ar putea fi o așa-numită baterie aproape solidă, o etapă intermediară pe drumul spre adevăratele baterii în stare solidă. Acestea sunt considerate Sfântul Graal al tehnologiei bateriilor, deoarece se presupune că sunt semnificativ mai sigure și mai durabile decât bateriile litiu-ion cu electroliți lichizi, datorită unui electrolit complet solid. Se spune, de asemenea, că au o densitate energetică foarte mare și că pot fi încărcate foarte rapid.
Mulți producători de baterii cercetează această tehnologie, dar producția pare să fie foarte solicitantă, motiv pentru care unii se bazează acum pe baterii aproape solide, care au încă un conținut de lichid de cinci până la zece procente în electrolit. Dar chiar și această tehnologie strălucește deja cu o densitate energetică ridicată.
Noii anozi de siliciu
O altă tehnologie promițătoare este reprezentată de anozii cu un conținut ridicat de siliciu. Acest lucru se datorează faptului că siliciul oferă o capacitate de stocare de zece ori mai mare decât grafitul, care a fost cel mai utilizat material până acum. După litiu, siliciul are a doua cea mai mare capacitate de stocare în raport cu greutatea.
Siliciul permite, de asemenea, realizarea de celule cu o capacitate mare de încărcare rapidă. Potrivit producătorului Porsche, care lucrează la astfel de baterii, acestea pot fi încărcate de la 5 la 80% în mai puțin de 15 minute.
Dar siliciul are și dezavantaje. Particulele de siliciu se dilată cu 300 la sută atunci când absorb litiu. Acest lucru cauzează probleme mecanice în material și în electrod.
Dacă suprafețele electrozilor ar fi deteriorate din această cauză, durata de viață a bateriei ar avea de asemenea de suferit. O modalitate de a utiliza siliciul este de a-l încorpora în anodul de grafit sub formă de nanofire. Aceasta este abordarea adoptată de start-up-ul american OneD Battery, de exemplu, care pretinde că triplează densitatea de energie. În plus, tehnologia siliciului ar face ca celulele de baterie să fie mai ieftine. OneD vrea să introducă pe piață primele baterii cu anozi de siliciu în trei sau patru ani.
Potrivit experților în domeniul bateriilor, combinația dintre noua chimie a anodului și ambalarea densă a celulelor va face posibilă, pe termen mediu, o autonomie nu doar de 1.000 de kilometri, ci chiar de 1.300 de kilometri.
Edgar Schmidt
