Nowości w branży akumulatorów do aut elektrycznych

Producentom samochodów elektrycznych do niedawna najbardziej zależało na zasięgu pojazdów. Miało to, między innymi, na celu ugłaskanie klientów sfrustrowanych długością procesu ładowania akumulatorów. Od niedawna jednak wielu konstruktorów koncentruje się na pracy nad nowoczesnymi akumulatorami, które ładują się szybciej.

Podczas gdy producenci samochodów doganiają powoli Teslę, czyli lidera rynku i budują samochody, które mogą przejechać 480 km lub więcej między ładowaniami, akumulatorowe start-upy oczekują, że zasięg będzie miał mniejsze znaczenie, ponieważ publiczne ładowarki pojazdów elektrycznych (EV) staną się wszechobecne. W poszukiwaniu pomysłu na akumulatory, które będą ładować się niezwykle szybko, firmy technologiczne eksperymentują z materiałami takimi jak krzem, węgiel, wolfram i niob.

Zobacz również:

• Xiaomi już niedługo wjedzie na kolejny rynek. Samochód od chińskiego giganta jest już na ostatniej prostej

Naprawdę szybkie ładowanie – w połączeniu z szeroko dostępnymi stacjami ładowania – pozwoliłoby producentom samochodów elektrycznych na obniżenie cen, ponieważ można by produkować akumulatory mniejsze i tańsze, za to szybciej i częściej ładowane. Obecnie akumulator jest najdroższym elementem pojazdu elektrycznego, mającym znaczny wpływ na jego cenę końcową. Tańsze akumulatory w połączeniu z wieloma stacjami ładowania mogłyby zwiększyć popularność elektrycznych aut i spowodować dalszy spadek ich cen.

– Do tej pory większość kupujących samochody elektryczne zadowalała się dostępnym zasięgiem, przy dużych i drogich akumulatorach, ponieważ mogli sobie na to pozwolić – powiedział Sai Shivareddy, dyrektor generalny firmy Nyobolt, startupu opracowującego elementy anodowe z tlenku niobu do akumulatorów, które można naładować w kilka minut.

– Jednak aby zaspokoić rosnącą grupę o przeciętnej grubości portfela, potrzebujemy samochodów z mniejszymi akumulatorami, ale z takimi samym osiągami jak dzisiaj (zbliżonymi do samochodów spalinowych).

Chiny dominują na świecie w produkcji akumulatorów do pojazdów elektrycznych, a firmy takie jak Contemporary Amperex Technology Co (CATL) opracowują akumulatory, które mają zapewnić większy zasięg na jednym ładowaniu. Chińscy producenci samochodów wprowadzili na rynek małe, tanie pojazdy elektryczne, takie jak Wuling Hongguang Mini – który nawet po niedawnych wzrostach cen akumulatorów wciąż kosztuje około 6500 USD. Samochód jest wspólnym przedsięwzięciem SAIC Motor Corp. Ltd, General Motors Co i Wuling Motors.

Zachodnie startupy, takie jak Nyobolt i Echion Technologies z Cambridge i Woodinville w stanie Waszyngton, pracują nad nowymi materiałami, aby wprowadzić na rynek błyskawicznie ładujące się akumulatory. Według firmy badawczej PitchBook inwestycje w technologię akumulatorów EV wzrosły ponad sześciokrotnie z 1,5 miliarda dolarów w 2020 roku, do 9,4 miliarda dolarów w 2021 r., ponieważ producenci samochodów skoncentrowali się na przyszłości.

Jesteśmy na początkowym etapie rozwoju akumulatorów

– mówi Lincoln Merrihew, wiceprezes firmy Pulse Labs zajmującej się analizą danych.

Zmniejszenie rozmiarów akumulatorów powinno złagodzić trudności w dostępności materiałów potrzebnych do ich produkcji. Są to najczęściej nikiel i kobalt, a w ich pozyskiwaniu dominują Chiny. Kolejną korzyścią jest to, że producenci samochodów mogą twierdzić, że zrównoważony rozwój zwycięża, używając mniej szkodliwych materiałów w pojazdach elektrycznych i emitując mniej CO2 podczas ich produkcji.

– Przeprojektowanie pojazdów w celu zminimalizowania rozmiaru akumulatorów obniży ceny samochodów i zmieni zasady gry – powiedział w czerwcu prezes Ford Motor Co, Jim Farley.

Dodał, że jego firma chce montażu „najmniejszego możliwego akumulatora” w pojazdach elektrycznych nowej generacji, które będą dostępne od 2026 roku.

Inni próbują uzyskać większą wydajność z istniejących akumulatorów, tak jak zrobił to Mercedes-Benz ze swoim prototypem EQXX o zasięgu 1000 km.

Pojazdy elektryczne w bardziej przystępnych cenach

Dzisiaj ładowanie jest ograniczone zdolnością akumulatorów EV do szybkiego pochłaniania energii. Wymuszone szybkie ładowanie może skrócić żywotność akumulatorów lub je przegrzać, więc większość pojazdów elektrycznych ogranicza prędkość ładowania.

W centrali firmy Nyobolt dyrektor generalny Shivareddy ładuje cztery akumulatory w około trzy minuty i podłącza je do zrobotyzowanego odkurzacza, który następnie pracowicie czyści podłogę w biurze.

Niob jest stabilnym metalem często używanym do wzmacniania stali – największe jego złoża znajdują się w Brazylii i Kanadzie. Jest stosowany w anodach lub katodach przez firmy takie jak Nyobolt i Echion, które twierdzą, że niob może poradzić sobie z superszybkim ładowaniem. Akumulatory oparte na niobie, mają też być trwalsze niż tradycyjne.

Nyobolt koncentruje się na wysokowydajnych wyścigowych pojazdach elektrycznych. Shivareddy mówi, że miną lata, zanim producenci samochodów będą gotowi do użycia jego akumulatorów w modelach masowych.

Kilka mil od siedziby Nyobolt działa firma Echion, która produkuje anody niobowe przeznaczone do akumulatorów dla komercyjnych pojazdów elektrycznych. Są to między innymi pojazdy górnicze działające w ruchu ciągłym i wymagające szybkiego ładowania.

Dyrektor generalny Echiona Jean de La Verpilliere powiedział, że celem jego firmy jest przygotowanie akumulatorów do samochodów osobowych do 2025 roku.

Mniejsze baterie oznaczają niższe ceny, a zatem więcej osób będzie mogło sobie pozwolić na pojazdy elektryczne

– mówi de La Verpilliere.

Jedno z największych na świecie przedsiębiorstw wydobywających niob, brazylijski CBMM, inwestuje w start-upy takie jak Echion, a także prowadzi badania nad zastosowaniem tego metalu wspólnie z innymi firmami. Są to, między innymi: Nano One produkująca elementy akumulatorów, Toshiba i Volkswagen Caminhoes e Onibus, a także brazylijska filia działu transportowego Volkswagena – Traton.

Rogerio Marques Ribas, szef programu baterii CBMM, powiedział, że chociaż gęstość energii niobu może być nawet o 20% niższa niż w przypadku niektórych współczesnych baterii, to „możemy zapewnić trzy do dziesięciu razy dłuższą ich żywotność i większe bezpieczeństwo podczas kilkuminutowego ładowania”.

– Surowce będą wąskim gardłem dla akumulatorów – dodaje Ribas. – Jednak w niedalekiej przyszłości ludzie będą pytać: po co mi duży akumulator?

Liczy się nie tylko niob

Amerykańska firma technologiczna Group14 produkuje anody krzemowo-węglowe, które umożliwiają akumulatorom litowo-jonowym przechowywanie do 50% więcej energii. W maju przedsiębiorstwo pozyskało od inwestorów 400 milionów dolarów na rozwój swojej technologii.

Podczas testów produktu Group14, wspierany przez Mercedesa producent akumulatorów StoreDot naładował akumulatory do 80% pojemności w 10 minut. Dyrektor generalny Group14, Rick Luebbe, powiedział, że ich materiał anodowy może zapewnić naładowanie akumulatorów pojazdu elektrycznego w ciągu pięciu minut.

– Kiedy mogę naładować akumulator w pięć lub 10 minut… wtedy nie ma większego znaczenia, jaki jest zasięg pojazdu – 150 czy 300 mil – powiedział Luebbe.

Startup z Michigan Our Next Energy (ONE) opracował podwójną baterię Gemini, zawierającą standardową baterię trakcyjną z fosforanem litowo-żelazowym (LFP) z drugą baterią „przedłużającą zasięg”, wykorzystującą bardziej zaawansowane i droższe chemikalia, zapewniającą niski, średni i opcjonalnie, wysoki zasięg.

– Rynek ostatecznie zdecyduje o odpowiednim poziomie zasięgu – powiedział dyrektor generalny ONE, Mujeeb Ijaz.

Według danych branżowych przeciętny amerykański samochód przejeżdża mniej niż 30 mil dziennie. W Europie średnia to mniej niż połowa tej wartości.

Isobel Sheldon, dyrektor ds. strategii brytyjskiej firmy zajmującej się akumulatorami Britishvolt, powiedziała, że gdy właściciele pojazdów elektrycznych zdadzą sobie sprawę, że płacą za duży zasięg, którego nie potrzebują, na rynku pojawi się popyt na mniejsze zasięgi.

– W miarę dojrzewania rynku ludzie zaczną pytać: dlaczego płacę grube tysiące za akumulator, którego tak naprawdę nie potrzebuję – powiedziała Sheldon.

– Większość ludzi używa samochodów do wyjazdów na zakupy, odwiedzania przyjaciół lub podrzucania dzieci do szkoły, a nie do dalekich wypraw.

Perspektywa tanich i szybko ładujących się pojazdów elektrycznych jest na pewno bardzo interesująca. Pytanie tylko, na ile okaże się realna?

Źródło: Reuters