Pastarąjį dešimtmetį elektriniai automobiliai nebūtų galėję taip sparčiai tobulėti, jei nebūtų sukurtos baterijos, galinčios ilgesnį laiką saugoti daugiau energijos – tokias baterijas galima įkrauti daugybę kartų ir nekeisti kitomis. Už šį išradimą reikia dėkoti Vokietijoje gimusiam mokslininkui Johnui Bannisteriui Goodenoughui.
Pastarąjį dešimtmetį elektriniai automobiliai nebūtų galėję taip sparčiai tobulėti, jei nebūtų sukurtos baterijos, galinčios ilgesnį laiką saugoti daugiau energijos – tokias baterijas galima įkrauti daugybę kartų ir nekeisti kitomis.
Baterijos, kurių reikėjo automobilių pramonei, buvo ličio jonų baterijos. Už šį išradimą reikia dėkoti Vokietijoje gimusiam mokslininkui Johnui Bannisteriui Goodenoughui, rašo autoevolution.com. Tokių baterijų koncepcija gimė dar 1980 metais, kai buvo sugalvota ličio kobalto oksido katodo baterija. Tačiau komercijai pirmą kartą japonų įmonė „Sony“ ją pritaikė tik 1991 metais.
Saltoniškių verslo centro elektromobilių įkrovimo aikštelės © DELFI / Karolina Pansevič
Kadangi nei J. B. Goodenoughas, nei Oksfordo universiteto chemijos laboratorija, kurioje jis dirbo, šio išradimo neužpatentavo, kiekviena elektronikos įmonė išsikėlė sau tikslą sukurti savas šios technologijos versijas. Nereikia nė sakyti, kad nei J. B. Goodenoughas, nei Oksfordo universitetas iš milžiniškos šio išradimo sėkmės neturėjo jokios finansinės naudos.
Galiausiai ličio jonų baterijos koncepcija apaugo virtine įvairių versijų, priklausančių nuo to, kokie chemikalai naudojami.
Buitiniams elektronikos prietaisams dažniausiai naudojamas ličio kobalto oksidas (LiCoO2), o automobilių pramonė renkasi ličio nikelio mangano kobalto oksidą (LiNiMnCoO2 arba NMC).
Ličio jonų technologija, nors ir nėra visiškai saugi (retkarčiais vis pasigirsta pranešimų, kad jos baterijos sprogsta ar užsidega), šiuo metu yra geriausias pasirinkimas, kai elektriniam automobiliui reikia suteikti trokštamą važiavimo nuotolį ir baterijos įkrovimo galimybes.
Ličio jonų baterijos
Ličio jonų baterijas sudaro teigiamas ir neigiamas elektrodai, vadinami anodu bei katodu, ir elektrolitas. Kaip žinome iš mokyklos, elektros srovė tarp dviejų elektrodų turi plisti palankioje terpėje, kurią šiuo atveju užtikrina elektrolitas.
Ličio jonų baterijose elektrolitas būna skysčio formos. Tai gali būti ličio druskos, pavyzdžiui, LiPF6, LiBF4 ar LiClO4, arba organiniai tirpikliai, pavyzdžiui, metileno karbonatas, dimetilo karbonatas ar dietilo karbonatas.
Elektrolito pagrindinė užduotis yra būti laidininku elektros srovei, kuri iškrovos metu teka iš neigiamo elektrodo į teigiamą elektrodą. Dėl konstravimo būdo ličio jonų baterijos pasižymi pakankamu energijos tankiu, kad būtų pritaikytos įvairiose pramonės srityse, pradedant išmaniaisiais telefonais ir baigiant elektriniais automobiliais.
Tačiau šiuo metu ličio jonų baterijos yra beveik išnaudojusios savo visą potencialą. Didinat elektrinių automobilių važiavimo nuotolį, galima naudotis tik tokia šių baterijų talpa, kokią įmanoma iš jų išspausti.
Tai reiškia, kad 500 km, į kuriuos orientuojasi dauguma šiuolaikinių brangiausių elektrinių automobilių, jau yra viršutinė riba, kurią gali užtikrinti šio tipo baterijos. Tai, ko reikia automobilių pramonei, yra galingesnė technologija – tokia, kuri galėtų dvigubai padidinti elektrinių automobilių nuvažiuojamą nuotolį.
Kietos struktūros baterijos
Kaip ir ličio jonų baterijos, kietos struktūros akumuliatoriai yra sudaryti iš teigiamo ir neigiamo elektrodų bei elektrolito. Vienintelis ir svarbiausias skirtumas yra tas, kad elektrolitas tokiose baterijose yra ne skystas, bet kietas.
Tokiais elektrolitais gali tapti bet kokios kietos medžiagos, pradedant keramika bei stiklu ir baigiant ličio sulfidu. Darbai ties tokiomis baterijomis vyksta nuo 6-ojo dešimtmečio, bet iki šiol buvo padaryta mažai pažangos.
Automobilių pramonei tokios baterijos reikštų didžiulį žingsnį pirmyn. Kietos struktūros baterijos pasižymi didesniu energijos tankiu, geresniu saugumu ir geresnėmis greito įkrovimo galimybėmis. Jos taip pat yra kur kas mažesnės už dabartines technologijas, naudojamas elektriniuose automobiliuose.
Didelė tokių baterijų problema ta, kad jas pagaminti yra itin brangu. „Toyota“ jau dešimtmečiais tobulina šią technologiją ir pristatyti rinkai tokias baterijas planuoja ne anksčiau kaip 2022 metais.
2010 metais jos pristatytas prototipas galėjo būti saugiai naudojamas 100 laipsnių pagal Celsijų neviršijančioje temperatūroje – skystus elektrolitus ličio jonų baterijose toks temperatūros lygis priverstų pervirti. „Volkswagen“ praėjusį mėnesį taip pat paskelbė, kad spartina savo pastangas kuriant kietos struktūros akumuliatorius.
Juos šį įmonė ketina pristatyti panašiu laiku, kaip ir „Toyota“. „Volkswagen“ tvirtina, kad jos kuriami akumuliatoriai daugiau negu dvigubai padidins „E-Golf“ važiavimo nuotolį – nuo 300 km iki 750 km.
