5 tehnologii de baterii pentru vehicule electrice de care să ne bucurăm în următorul deceniu

Afirmațiile despre „descoperiri în materie de baterii” abundă, dar puține tehnologii au reușit să iasă din laborator și să fie utilizate în vehiculele electrice. Experți precum Pranav Jaswani de la IDTechEx și Evelina Stoikou de la BloombergNEF au declarat pentru Wired că micile îmbunătățiri, bine plasate, pot face o mare diferență, dar adesea durează ani pentru a se materializa din cauza cerințelor de siguranță, a validării fabricației și a fezabilității financiare.

Litiu-ionul rămâne coloana vertebrală a erei vehiculelor electrice

Marile descoperiri de până acum se învârt în jurul bateriilor litiu-ion. „Litiu-ionul este foarte matur”, spune Evelina Stoikou; amploarea investițiilor și lanțul de aprovizionare existent fac dificilă recuperarea decalajului pentru alte substanțe chimice în următorul deceniu. Chiar și așa, o singură modificare a compoziției sau a procesului ar putea adăuga o autonomie de aproximativ 80 de kilometri sau ar putea reduce costurile de fabricație suficient pentru a reduce prețul unei mașini, spune Pranav Jaswani.

5 pași care pot face o diferență reală

LFP: Reduceți costurile, mențineți stabilitatea

De ce este important: Bateriile litiu-fier fosfat (LFP) utilizează fier și fosfat în loc de nichel și cobalt, care sunt scumpe și dificil de extras. LFP este mai stabil, degradându-se mai lent pe parcursul mai multor cicluri.

Beneficiu potențial: Costuri mai mici pentru baterii și prețuri mai mici pentru vehicule – deosebit de important, deoarece vehiculele electrice concurează cu mașinile pe benzină. LFP este deja popular în China și se așteaptă să se răspândească în Europa și SUA în următorii câțiva ani.

Provocări: Densitate energetică mai mică, autonomie per pachet de baterii mai mică decât alte opțiuni.

Conținut ridicat de nichel în NMC: Rază de acțiune mai mare, mai puțin cobalt

De ce este important: Creșterea conținutului de nichel din litiu-nichel-mangan-cobalt crește densitatea energiei și raza de acțiune fără a crește dimensiunea/greutatea. De asemenea, permite reducerea cobaltului, un metal scump și controversat din punct de vedere etic.

Provocări: Stabilitate redusă, risc mai mare de fisurare sau explozie, necesită o proiectare și un control termic mai riguroase, ceea ce duce la creșterea costurilor. Mai potrivit pentru vehiculele electrice de înaltă performanță.

Procesul cu electrod uscat: Minimizarea solvenților, creșterea eficienței producției

De ce este important: În loc să amestece materialele cu solvenți și apoi să le usuce, tehnologia electrozilor uscați amestecă pulberile uscate înainte de acoperire și laminare. Mai puțini solvenți reduc riscurile pentru mediu, sănătate și siguranță; eliminarea etapei de uscare poate reduce timpul de execuție, poate crește eficiența și poate reduce spațiul de fabricație - toate acestea reducând costurile.

Starea implementării: Tesla a aplicat la anod; LG și Samsung SGI testează linia.

Provocare: Prelucrarea pulberii uscate este complexă din punct de vedere tehnic, necesitând reglaje fine pentru stabilizarea producției de masă.

Celulă-pachet: Profită de volum, adaugă aproximativ 80 km

De ce este important: Prin omiterea modulelor și plasarea celulelor direct în pachetul de baterii, se pot înghesui mai multe celule în același spațiu. Potrivit lui Pranav Jaswani, această tehnologie poate adăuga aproximativ 80 km de autonomie și poate îmbunătăți viteza maximă, reducând în același timp costurile de fabricație. Tesla, BYD și CATL o utilizează deja.

Provocări: Controlul instabilității termice și al rezistenței structurale este mai dificil fără module; înlocuirea celulelor defecte devine complicată, necesitând chiar deschiderea sau înlocuirea întregului cluster.

Anod de siliciu: Energie densă, încărcare rapidă 6–10 minute

De ce contează: Adăugarea de siliciu la un anod de grafit crește capacitatea de stocare (răspândă mai lungă) și se încarcă mai rapid, putând dura doar 6-10 minute pentru încărcarea completă. Tesla a amestecat deja o parte din siliciu; Mercedes-Benz și General Motors spun că se apropie de producția de masă.

Provocare: Siliciul se dilată/contractă ciclic, provocând stres mecanic și fisuri, ceea ce îi degradează capacitatea în timp. Acest lucru este acum comun în bateriile mici, cum ar fi cele din telefoane sau motociclete.

Tehnologie	Beneficii cheie	Provocare	Stare
LFP	Cost redus, stabil, degradare lentă	Densitate energetică scăzută	Popular în China; se așteaptă o creștere în UE/SUA
Conținut ridicat de nichel (NMC)	Crește densitatea, reduce cobaltul	Mai puțin stabil, cost ridicat al controlului termic	Potrivit pentru mașini de lux
Electrod uscat	Reduceți solvenții, creșteți eficiența, reduceți costurile	Provocări tehnice în manipularea pulberilor uscate	Tesla (anod); LG, Samsung testat SGI
Celulă-pachet	Adăugați o autonomie de ~80 km, reduceți costurile	Controlul căldurii, dificil de reparat	Aplicații Tesla, BYD, CATL
Anod de siliciu	Autonomie mai mare, încărcare rapidă 6–10 minute	Dilatarea provoacă fisuri și pierderi de capacitate.	Se apropie producția de masă

Tehnologii promițătoare, dar încă departe de a fi comercializate

Ion de sodiu: ușor de găsit, ieftin, stabil la căldură

De ce este important: Sodiul este ieftin, abundent și mai ușor de procesat decât litiul, reducând costurile lanțului de aprovizionare. Bateriile sodiu-ion par a fi mai stabile și funcționează bine la temperaturi extreme. CATL spune că va începe producția de masă anul viitor, iar bateriile ar putea reprezenta până la 40% din piața autoturismelor din China.

Provocări: Ionii de sodiu sunt mai grei, au o densitate energetică mai mică și sunt mai potriviți pentru stocarea staționară. Tehnologia este la început, cu puțini furnizori și puține procese dovedite.

Baterii în stare solidă: densitate mare, mai sigure, dar dificil de fabricat

De ce contează: Înlocuirea electroliților lichizi/gel cu cei solizi promite o densitate mai mare, o încărcare mai rapidă, o durată de viață mai lungă și un risc mai mic de scurgeri. Toyota spune că va lansa o mașină cu baterii în stare solidă în 2027 sau 2028. BloombergNEF prevede că până în 2035, bateriile în stare solidă vor reprezenta 10% din producția de vehicule electrice și de stocare.

Provocări: Unii electroliți solizi au performanțe slabe la temperaturi scăzute; fabricația necesită echipamente noi; straturile de electroliți fără defecte sunt dificil de creat; lipsește un consens în industrie privind selecția electroliților, ceea ce îngreunează lanțul de aprovizionare.

O idee remarcabilă, dar dificil de popularizat

Încărcare wireless: confort maxim, barieră de cost

De ce contează: Parcarea și încărcarea fără prize sunt lucruri despre care unii producători spun că vor fi disponibile în curând; Porsche prezintă un prototip și intenționează să lanseze o versiune comercială anul viitor.

Provocări: Încărcarea cu fir este acum eficientă și mult mai ieftin de instalat, potrivit lui Pranav Jaswani. Încărcarea wireless poate apărea în unele cazuri de nișă, cum ar fi autobuzele care se încarcă de-a lungul rutelor lor în timp ce sunt parcate pe docuri, dar este puțin probabil să devină o opțiune mainstream.

Concluzie: Așteptările sunt bine întemeiate, dar evoluția necesită timp

Cele mai promițătoare tehnologii de baterii din prezent sunt în mare parte optimizări în cadrul sistemului litiu-ion: LFP pentru reducerea costurilor, nichel ridicat pentru creșterea densității, electrozi uscați și Cell-to-Pack pentru reducerea costurilor de fabricație, anozi de siliciu pentru creșterea vitezei de încărcare. Între timp, bateriile cu ioni de sodiu și cele în stare solidă au potențial pe termen lung, dar se confruntă cu multe obstacole în producție. După cum subliniază experții, chiar și mici modificări pot apărea în vehiculele electrice în timp ce acestea pot dura până la 10 ani - și doar îmbunătățirile care îndeplinesc standardele de siguranță și considerațiile economice vor avea șansa de a ajunge pe piață.

Sursă: https://baonghean.vn/5-cong-nghe-pin-xe-dien-dang-ky-vong-trong-thap-ky-toi-10310384.html