CNN
—
Τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα υποτίθεται ότι είναι το μέλλον, αλλά εξακολουθούν να έχουν προβλήματα που κρατούν μακριά πολλούς αγοραστές αυτοκινήτων. Το εύρος είναι πολύ μικρό. Οι μπαταρίες είναι πολύ βαριές και ακριβές. Παίρνουν πολύ χρόνο για να φορτιστούν. Ωστόσο, ορισμένες εταιρείες λένε ότι διαθέτουν την τεχνολογία για να λύσουν πολλά —ίσως και όλα— από αυτά τα προβλήματα.
Η Toyota, συγκεκριμένα, έχει πει ότι μπορεί να βρίσκεται στα πρόθυρα μιας τέτοιας ανακάλυψης. Άλλες αυτοκινητοβιομηχανίες συνεργάζονται επίσης με διάφορες εταιρείες μπαταριών για εκδόσεις αυτής της νέας τεχνολογίας.
Η επίδοξη ανακάλυψη ονομάζεται «μπαταρία στερεάς κατάστασης» και το μόνο πρόβλημα είναι ότι – όπως και άλλες φημισμένες τεχνολογίες που αλλάζουν τη Γη – εδώ και μερικά χρόνια, ήταν πάντα μόλις μερικά χρόνια μακριά.
Εταιρείες αυτοκινήτων, όπως η Stellantis, η Hyundai και η Volkswagen έχουν επίσης συνεργαστεί με εταιρείες που εργάζονται σε μπαταρίες στερεάς κατάστασης. Η τεχνολογία υπόσχεται μπαταρίες που είναι μικρότερες και ελαφρύτερες ενώ παρέχουν περισσότερη ισχύ. Θα μπορούσαν να είναι ασφαλέστερα με λιγότερες πιθανότητες να πιάσουν φωτιά σε μια σύγκρουση, επίσης.
Αλλά η τεχνολογία στερεάς κατάστασης έχει τις δικές της προκλήσεις και δεν είναι ο μόνος τρόπος με τον οποίο οι αυτοκινητοβιομηχανίες θα μπορούσαν να επιτύχουν ελαφρύτερα, φθηνότερα και ταχύτερα ηλεκτρικά οχήματα φόρτισης.
Η κύρια διαφορά μεταξύ μιας μπαταρίας στερεάς κατάστασης και των μπαταριών ιόντων λιθίου που χρησιμοποιούνται σήμερα στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα είναι ένα εξάρτημα γνωστό ως ηλεκτρολύτης. Σε μια μπαταρία ιόντων λιθίου, ο ηλεκτρολύτης είναι ένα βρώμικο υγρό. Σε μια μπαταρία στερεάς κατάστασης, ο ηλεκτρολύτης είναι, λοιπόν, στερεός. Αυτός ο στερεός ηλεκτρολύτης είναι ένας λόγος που οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης μπορεί να είναι πιο ασφαλείς από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου. Εάν μια μπαταρία υγρού ηλεκτρολύτη σπάσει ή τρυπήσει, οι δύο πλευρές του ηλεκτρολύτη μπορεί να ρέουν μαζί, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε ανεξέλεγκτη ροή ενέργειας, ακολουθούμενη από πυρκαγιά.
Σε γενικές γραμμές, τα στερεά είναι επίσης πιο πυκνά από τα υγρά που σημαίνει ότι ο ηλεκτρολύτης καταλαμβάνει λιγότερο χώρο και τα στοιχεία της μπαταρίας μπορεί να είναι μικρότερα. Ωστόσο, ορισμένες εταιρείες εργάζονται σε άλλες στρατηγικές, επίσης, που μπορούν να κάνουν τις μπαταρίες μικρότερες και ελαφρύτερες και, επίσης, ταχύτερη φόρτιση.
Η κύρια πρόκληση για όλες αυτές τις εταιρείες, και τις αυτοκινητοβιομηχανίες που έχουν επενδύσει σε αυτές, είναι πώς να παράγουν οικονομικά αυτές τις μπαταρίες υψηλής τεχνολογίας στον αριθμό που απαιτείται για την κατασκευή ηλεκτρικών αυτοκινήτων σε προσιτές τιμές. Εν τω μεταξύ, υπάρχουν ανταγωνιστικές τεχνολογίες μπαταριών για τις οποίες οι τεχνικές κατασκευής είναι καθιερωμένες.
Είναι ένα ευρύτατο πεδίο αυτή τη στιγμή με μια σειρά από νεοσύστατες εταιρείες που εργάζονται η καθεμία με διαφορετικούς χημικούς συνδυασμούς και ακόμη και ελαφρώς διαφορετικές φυσικές δομές για τις μπαταρίες τους. Δεν υπάρχει ακόμα σαφώς ανώτερη τεχνολογία, δήλωσε ο William Kephart, ερευνητής μπαταριών στην εταιρεία συμβούλων P3 Group
Οι γρήγοροι χρόνοι φόρτισης, βασική απαίτηση των καταναλωτών, είναι μια πρόκληση για τις μπαταρίες στερεάς κατάστασης. Γενικά, τα ιόντα λιθίου στις μπαταρίες που χρησιμοποιούνται αυτήν τη στιγμή χρειάζονται περισσότερο χρόνο για να μετακινηθούν μέσα από ένα άκαμπτο υλικό παρά από ένα υγρό, είπε ο Kephart. Αυτό τείνει να κάνει περισσότερο χρόνο για τη λήψη ενέργειας, γεγονός που επιβραδύνει τους χρόνους φόρτισης και καθιστά πιο αργή την απελευθέρωση ενέργειας – κάτι που επιβαρύνει την επιτάχυνση του οχήματος.
Η εταιρεία μπαταριών στερεάς κατάστασης Quantumscape ισχυρίζεται ότι οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης – οι οποίες χρησιμοποιούν λίγο υγρό, αλλά όχι για τον ηλεκτρολύτη – έχουν δοκιμαστεί και μπορούν να φορτιστούν ακόμη πιο γρήγορα από τις τυπικές μπαταρίες ιόντων λιθίου.
Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης θα τείνουν να είναι πιο ακριβές επειδή περιέχουν περισσότερο λίθιο, το οποίο είναι ακριβό, είπε ο Kephart. Οι τιμές λιθίου θα μειωθούν καθώς θα βρεθούν και θα προσπελαστούν περισσότερες πηγές, είπε, αλλά, σε σύγκριση με άλλες μπαταρίες, οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης θα τείνουν να κοστίζουν περισσότερο.
Μια εταιρεία που ονομάζεται Factorial, η οποία μετράει ως επενδυτές τη Stellantis και τη Mercedes, ισχυρίζεται ότι η τεχνολογία μπαταριών στερεάς κατάστασης χρησιμοποιεί λιγότερο λίθιο από τις παραδοσιακές μπαταρίες, γεγονός που θα μπορούσε ενδεχομένως να μειώσει το κόστος, ειδικά καθώς η παραγωγή αυξάνεται.
«Πιστεύουμε ότι η κοστολόγηση θα είναι στην πραγματικότητα ανταγωνιστική επειδή το λίθιο, μόνο από την άποψη της πρώτης ύλης, δεν είναι ένα σπάνιο υλικό», δήλωσε ο διευθύνων σύμβουλος της Factorial, Siyu Huang.
Η Quantumscape λέει επίσης ότι ο σχεδιασμός της μπαταρίας της εξαλείφει τον γραφίτη, μειώνοντας τα έξοδα και, όπως ισχυρίζεται η εταιρεία, μειώνει σημαντικά τις εκπομπές άνθρακα από την κατασκευή.
Ταυτόχρονα, ωστόσο, ορισμένες άλλες εταιρείες μπαταριών εργάζονται για τη βελτίωση των παραδοσιακών μπαταριών υγρού ηλεκτρολύτη, βελτιώσεις που θα μπορούσαν να βελτιώσουν την υπάρχουσα τεχνολογία. Απλά αλλάζοντας το ένα κομμάτι της μπαταρίας Η προσθήκη σιλικόνης θα μπορούσε να αποφέρει μεγάλες βελτιώσεις στην απόδοση με σχετικά χαμηλό κόστος. Αυτό προτείνει μια εταιρεία που ονομάζεται OneD Battery Sciences, στην οποία έχει επενδύσει η GM.
Η τεχνολογία της OneD επιτρέπει στις διαδικασίες παραγωγής να παραμείνουν περίπου ίδιες, ενώ υπόσχεται μεγάλες βελτιώσεις στην απόδοση, σύμφωνα με την εταιρεία. Αυτό σημαίνει λιγότερα προβλήματα και έξοδα για τους κατασκευαστές μπαταριών και τις αυτοκινητοβιομηχανίες.
Άλλες εταιρείες εργάζονται σε μπαταρίες ημι-στερεής κατάστασης που συνδυάζουν μέρη κάθε τύπου μπαταρίας, παρέχοντας μερικά από τα πλεονεκτήματα της στερεάς κατάστασης χωρίς να παρακάμπτεται εντελώς η τυπική σχεδίαση που βασίζεται σε υγρά.
Τελικά, πιθανότατα δεν θα χρησιμοποιηθεί ποτέ μία τεχνολογία μπαταρίας σε όλα τα EV, δήλωσε ο εκπρόσωπος της GM, Phil Lienert. Ο τύπος των μπαταριών θα ταιριάζει με το όχημα και τη συγκεκριμένη αγορά όπου πωλείται. Είναι παρόμοιο με το πώς οι αυτοκινητοβιομηχανίες χρησιμοποιούν διαφορετικούς κινητήρες σε διάφορα μοντέλα και σε διαφορετικές αγορές. Η σχεδίαση ηλεκτρικού οχήματος Ultium της GM, η οποία βασίζεται σε όλα τα μοντέλα EV της GM, σχεδιάστηκε ειδικά για να επιτρέπει τη χρήση όλων των διαφορετικών ειδών μπαταριών.
«Όταν έχετε μια σειρά πελατών τόσο μεγάλη και ποικιλόμορφη όσο η δική μας, πρέπει να έχετε πολλαπλές λύσεις που μπορούν να συνυπάρχουν» στο πλαίσιο της ίδιας βασικής μηχανικής, είπε.
