Przełom w dziedzinie akumulatorów do samochodów elektrycznych: 500 mil zasięgu przy 12 minutach ładowania

Naukowcy z Korea Advanced Institute of Science & Technology (KAIST) opracowali nowy ciekły elektrolit, który zapobiega wzrostowi dendrytów w bateriach litowo-metalowych, które różnią się od konwencjonalnych modeli litowo-jonowych tym, że wykorzystują czysty lit zamiast grafitu. Różnica ta zapewnia im wyższą gęstość energii, co przekłada się na większy zasięg przy tej samej wadze. Jednak do tej pory baterie te były utrudnione przez tworzenie się dendrytów, krystalicznych struktur, które tworzą się podczas ładowania i mogą powodować zwarcia. Nowy ciekły elektrolit rozwiązuje ten problem poprzez promowanie równomiernego osadzania jonów litu na powierzchni anody. Zapobiega to powstawaniu słabych punktów, w których w przeciwnym razie tworzyłyby się dendryty.

Rekordowy czas ładowania i zasięg

W testach laboratoryjnych naukowcy z KAIST byli w stanie naładować baterię od 5 do 70% w zaledwie 12 minut. Odpowiada to zasięgowi około 800 kilometrów (nieco poniżej 500 mil). Wydajność pozostała stabilna przez ponad 350 cykli ładowania. W mocniejszej wersji, 80% naładowania osiągnięto w 17 minut. Profesor Hee Tak Kim podkreśla w publikacji: "To toruje drogę do szerokiej adopcji pojazdów elektrycznych"

Porównanie z dzisiejszymi samochodami elektrycznymi

Obecnie produkowane modele, takie jak Tesla Model 3 i Hyundai Ioniq 6, obsługują szybkie ładowanie o mocy od 200 do 250 kW na nowoczesnych stacjach HPC (ładowarka o dużej mocy). W praktyce osiągają one czasy ładowania od około 20 do 30 minut przy naładowaniu od 10 do 80%. Zasięgi od 400 do 600 kilometrów (250 - 370 mil) są obecnie normą, w zależności od wariantów akumulatorów i warunków jazdy.

800 kilometrów (500 mil) w 12 minut

Wartości osiągnięte w laboratorium dla akumulatorów litowo-metalowych znacznie przekraczają te liczby: Zasięg 800 kilometrów przy czasie ładowania wynoszącym 12 minut odpowiadałby efektywnej mocy ładowania wynoszącej ponad 400 kW. Dzięki temu samochody elektryczne po raz pierwszy zbliżyłyby się do czasu tankowania pojazdów benzynowych lub wysokoprężnych.

Zalety mobilności elektrycznej

Wysoka gęstość energii akumulatorów litowo-metalowych może umożliwić zmniejszenie masy akumulatorów pojazdów lub osiągnięcie większego zasięgu przy tej samej masie. Dla użytkowników końcowych oznacza to zarówno krótszy czas ładowania, jak i zasięg porównywalny z konwencjonalnymi pojazdami, pokonując w ten sposób kluczową przeszkodę w codziennej użyteczności samochodów elektrycznych.

Przeszkody na drodze do produkcji seryjnej

Pomimo imponujących wyników badań laboratoryjnych, wyzwania pozostają. Bezpieczeństwo anod litowo-metalowych musi być zagwarantowane w rzeczywistych warunkach, a przemysłowa produkcja specjalnych elektrolitów może być kosztowna. Nie wiadomo również, jak baterie sprawdzą się w testach długoterminowych z większą liczbą cykli. Dopiero po uzyskaniu odpowiedzi na te pytania producenci samochodów będą mogli wykorzystać tę technologię na dużą skalę.

Perspektywy

Wyniki przedstawione w Nature Energystanowią znaczący krok w kierunku bardziej wydajnych samochodów elektrycznych. Jeśli technologia ta może zostać bezpiecznie i ekonomicznie przeniesiona do produkcji seryjnej, może to zasadniczo zmienić mobilność elektryczną w nadchodzących latach.