Lenktynės dėl geresnių baterijų: kokios technologijos skinasi kelią į priekį?

Europos Sąjunga jau apsisprendė, kad ateitis priklauso elektromobiliams. Panašia kryptimi suka ir kitos išsivysčiusios valstybės. Tačiau dar teks nueiti ilgą kelią, kol visas transportas taps elektrinis ir ekologiškas. Labiausiai išloš greičiausiai šią kelionę įveikę gamintojai, tad dabar jie meta milijardines investicijas į geresnių baterijų technologijų kūrimą. Kokios tendencijos matomos ateityje ir koks prizas laukia gamintojų bei vartotojų?

Elektrifikacijai – daugiau lėšų nei visai Lietuvai

Naujienų agentūros „Reuters“ informacija apie automobilių gamintojų numatomas investicijas į modelių gamos elektrifikaciją dažnam gali atimti žadą arba tiesiog nieko nepasakyti dėl protu sunkiai suvokiamų skaičių.

Pavyzdžiui, „Volvo“ investicijos sieks 3,75 mlrd. JAV dolerių, „Stellantis“ koncerno – 11,5 mlrd., „Renault“ – 9,4 mlrd., „Nissan“ – 12,6 mlrd., „Jaguar Land Rover“ – 12 mlrd., „Mercedes-Benz“ – 17 mlrd., „Hyundai-Kia“ koncerno – net 26,3 mlrd. JAV dolerių. Gamintojai investuoja milijardines sumas į skirtinguose pasaulio kraštuose esančius tyrimų ir plėtros centrus, gamyklas tam, kad nauji elektromobiliai būtų dar geresni, kad verslas būtų pasiruošęs elektros erai.

Užmojai irgi didžiuliai: vieni teigia, kad jų ateities elektromobiliai viena įkrova įveiks daugiau nei tūkstantį kilometrų, kiti ieško būtų, kaip bateriją įkrauti greičiau, nei pripilti baką benzino. Atsakymų į šiuos klausimus paieškai kasmet metamos sumos viršija Lietuvos biudžetą. Tačiau ko konkrečiai tikėtis iš ateities elektromobilių?

Technologijos leis atpiginti elektromobilius

2008-aisiais pasirodžiusio „Tesla Roadster“ 53 kWh baterijų paketas svėrė 450 kg, o dabar tiek pat sveria 77 kWh talpos modelio „Hyundai Ioniq 5“ akumuliatoriai. Svoris toks pats, medžiagos panašios, jų kiekis taip pat panašus, tik šiandieninė baterija gali sukaupti gerokai daugiau energijos.

„Daug kas galvoja, kad dėl naujų technologijų baterijos taps dar brangesnės. Išties logika veikia priešingai, nes kuo baterija našesnė, tuo ji pigesnė. Kuo daugiau energijos gamintojams pavyks išgauti iš to paties metalų kiekio, tuo mažiau reikės brangių medžiagų ir tuo pigiau bus pagaminama baterija.

Pinigai į našesnes baterijas yra investuojami ne tam, kad elektromobiliai nuvažiuotų daugiau kilometrų, o tam, kad jie būtų pigesni“, – sako „Elinta Motors“ vadovas Laurynas Jokužis, pats ne vieną vidaus degimo varikliu varomą automobilį perdaręs į elektromobilį.

Pašnekovo teigimu, akivaizdu, kad baterijos sparčiai tobulėja. Nepaisant to, gamintojai ir toliau ieško būdų, kaip didinti elektromobilių bei jų baterijų našumą ir taip mažinti automobilių kainą. Beje, baterijų rinkoje šiuo metu karaliaujantys trys didieji gamintojai – CATL, „LG Chem“ ir „Panasonic“ – pagamina 69 proc. visų pasaulio baterijų.

Populiariausi baterijų tipai

Dabar kone visi rinkoje esantys elektromobiliai turi ličio jonų baterijas, skiriasi tik komponentų, pavyzdžiui, anodų ar katodų sudėtis, nes juose gamintojai naudoja nemažą dalį Mendelejevo lentelės elementų.

„Litis yra vienas labiausiai paplitusių elementų ir vienas aktyviausių metalų. Su juo lengva sukelti bet kokią cheminę reakciją. O kitiems komponentams gali būti naudojami kiti aktyvūs metalai, su kuriais litis reaguotų“, – paaiškina L. Jokužis.

Šiandieninė problema – tie kiti metalai dažnai būna labai brangūs ir sudėtingai išgaunami, jų ištekliai riboti, tad gamintojai juos bando pakeisti sintetinėmis ar tiesiog kitomis medžiagomis. Pavyzdžiui, populiarėja ličio geležies fosfato baterijos.

„Jos keliais rodikliais, kaip antai energijos tankiu ir jautrumu žemoms temperatūroms, šiek tiek nusileidžia ličio jonų baterijoms, tačiau šiose baterijose naudojami pigesni metalai ir jos yra kiek saugesnės“, – tikina VILNIUS TECH profesorius dr. Vidas Žuraulis.

Elektromobilių „Model 3“ ir „Model Y“ „Long Range“ versijose tokias baterijas naudoja „Tesla“, jos populiarios tarp kinų gamintojų. „Bendrovės „Tesla“ baterijos gal ne pačios pažangiausios ir moderniausios, bet ji labai daug išspaudė su temperatūros valdymu“, – priduria L. Jokužis.

Tuo metu „LG Chem“ su „Hyundai“ savo automobilių baterijose taiko pažangesnes technologijas: jose naudoja nikelio, kobalto ir magnio katodus bei silikono-grafičio anodus. Tokio tipo gaminiai pasižymi didesniu energijos tankiu, tad mažiau sveria ir užima mažiau ploto.

Savo ruožtu ličio geležies fosfato baterijos dėl didesnio saugumo bei ilgaamžiškumo įprastai buvo naudojamos energijos kaupykloms, bet dėl mažesnės kainos jas vis dažniau renkasi ir automobilių gamintojai. Kol kas didžiojoje dalyje elektromobilių vis dar montuojamos kompaktiškesnės nikelio-kobalto-magnio baterijos. Jos pasižymi didesniu įkrovimo greičiu, tad labiau tinka mobiliesiems įrenginiams ar elektromobiliams.

Revoliucijos tikėtis neverta

Šiandien taip pat yra keli universitetai ir kelios įmonės, kurios eksperimentuoja su visai kitokiomis medžiagomis. Visgi specialistai skeptiškai žiūri į revoliuciją baterijų rinkoje ir sako, kad reikia laukti pastebimos evoliucijos.

„Tikėtina, jog išsivystys ne pati geriausia technologija, o ta, kuri pirmoji bus komercializuota. Jeigu, tarkime, ateitų natrio jonų baterijos, visas jau pastatytas ir veikiančias gamyklas reikėtų nugriauti ir iš pagrindų keisti visą gamybos infrastruktūrą. Veikiausiai gamintojai to nedarys. O štai „Solid State“ (lietuviškai – kietojo būvio baterijai) galima pritaikyti didžiąją dalį esamos įrangos. Ateityje niekas aukštyn kojomis per naktį neapsivers, progresas vyks palaipsniui, žingsnis po žingsnio“, – mintimis dalijasi „Elinta Motors“ vadovas.

„Kietojo būvio baterijose elektrolitas ne skystas kaip želė, o kietas. Tai leidžia sukurti ekstremalesnius režimus tarp įtampų, pasiekti didesnį įkrovimo greitį laikantis saugumo reikalavimų“, – paaiškina V. Žuraulis.

Tai reiškia, kad netolimoje ateityje kietojo būvio baterijų tankis bus dar bent dvigubai didesnis, jos bus mažesnės, lengvesnės, pigesnės ir jas bus galima dar greičiau įkrauti. O ar įveiks automobiliai su jomis tūkstantį kilometrų? Taip, bet L. Jokužis retoriškai klausia, ar to tikrai reikia?

„Dabar žmonės nesiskundžia, kad benzininiais automobiliais 500 kilometrų nuvažiuoja, tad kam reikia 1000? Kas tiek išsėdės prie vairo be tualeto ar poilsio pertraukėlės? Mano manymu, geriau investuoti į infrastruktūrą, o ne į baterijos dydį. Su mažesne baterija elektromobiliai bus lengvesni, našesni ir pigesni“, – užbaigia pašnekovas.