Japāņu kompānijas "Honda" jaunā ražotne varētu veicināt izrāvienu cietvielu akumulatoru jomā elektromobiļiem, kas ļautu radīt akumulatorus ar divkārt lielāku sniedzamību ar pilnu uzlādi nekā pašreizējiem elektroauto.
"Honda" gada nogalē paziņoja, ka plāno ražot cietvielu (solid-state) akumulatorus elektromobiļiem, kas ar pilnu uzlādi varētu nobraukt pat 1000 km – vismaz divkārt vairāk nekā pašlaik tirgū pieejamie elektromobiļi. Ja šis mērķis tiks sasniegts, tas būs liels solis, lai pārvarētu patērētāju bažas par sniedzamību, kas ir galvenais šķērslis plašākai elektromobiļu izplatībai.
Novembrī "Honda" atklāja pirmo ražošanas līniju saviem nākotnes cietvielu akumulatoriem, kurus Japānas autoražotājs plāno integrēt savos jaunajos elektromobiļos desmitgades otrajā pusē.
Paredzams, ka šīs cietvielu baterijas būs par 50% mazākas, par 35% vieglākas un par 25% lētākas nekā pašreizējos elektromobiļos izmantotās šķidrā litija jonu baterijas. Tomēr galvenais šķērslis šai tehnoloģijai ir tas, ka līdz šim "Honda" izstrādātie cietvielu elementi ir pārāk mazi, lai tos varētu izmantot automobiļos. Jaunās rūpnīcas mērķis ir atrisināt šo problēmu, sākot ar 2025. gadu.
Cietvielu bateriju pamatā ir ciets elektrolīts – viela, kas nodrošina jonu, bet ne elektronu plūsmu caur to. Elektrolīti ļauj pozitīvi uzlādētiem joniem pārvietoties starp diviem baterijas elementa galiem, ko iezīmē pozitīvais un negatīvais elektrods – attiecīgi katods un anods. To darot, negatīvi uzlādēti elektroni tiek vilkti no anoda uz katodu, izmantojot ārējo ķēdi, lai radītu lādiņu. Cietvielu akumulatoros atšķirībā no litija jonu baterijām šķidrais elektrolīts (parasti litija savienojums polimēra gelā vai šķidrumā) tiek aizstāts ar cietu materiālu, piemēram, keramiku, litija ortosilikātu vai stiklu.
Cietvielu baterijas ir energoefektīvākas nekā līdzvērtīga izmēra baterijas, kurās izmanto šķidru elektrolītu. Tas ir tāpēc, ka šķidrajām litija jonu baterijām ir nepieciešami grafīta anodi, lai akumulatora elektrolītā uzkrātu un kontrolētu jonu plūsmu. Cietvielu akumulatoros var izmantot tīra litija metāla anodu, kas ir enerģētiski blīvāks, un tādējādi tajā pašā vai pat mazākā telpā var uzkrāt vairāk jonu nekā grafīta anodā.
Turklāt cietvielu komponentiem nav nepieciešama rūpīga temperatūras kontrole, kā tas ir standarta litija jonu akumulatoru sistēmās. Cietvielu baterijas ir arī drošākas, jo tajās var atteikties no šķīdinātājiem, piemēram, etilēnkarbonāta, ko parasti izmanto šķidrajiem elektrolītiem un kas var aizdegties, ja baterijas elements tiek bojāts.
Lai gan cietvielu baterijas nav jaunums, tās vēl nav ražotas tādā mērogā un apjomā, kāds nepieciešams elektromobiļiem. To ražošana ir ne tikai dārgāka nekā litija jonu akumulatoriem, bet arī tehniskas problēmas joprojām neļauj tiem būt pietiekami uzticamiem elektromobiļos.
Lielākā problēma ir keramikas separatora trauslums, kas tiek izmantots, lai neļautu anodam un katodam saskarties, un kas laika gaitā var sākt plaisāt ķīmisko reakciju izraisītās izplešanās un saraušanās dēļ. Ja tas notiek ar separatoru, kas ir arī cietais elektrolīts, tas var izraisīt īssavienojumu starp elektrodiem un akumulatora darbības traucējumus, skaidro izdevums "Live Science".
Vēl viena problēma ir tā, ka cietvielu akumulatoru elektrolīti ir izgatavoti no polimēriem, kas neļauj joniem tik viegli plūst starp elektrodiem kā šķidrā elektrolītā, tādējādi ierobežojot akumulatora darbību. Turklāt laika gaitā cietvielu bateriju elektrodi uz litija bāzes var pārklāties ar dzeloņainām litija nogulsnēm, ko dēvē par dendrītiem, kas var caurdurt cieto elektrolītu, izraisot īssavienojumu; tomēr šī problēma nav tik izplatīta kā šķidrā litija baterijās.
"Honda" vēl nav pārvarējusi visas šīs problēmas, bet plāno to izdarīt savā jaunajā rūpnīcā. Viens no galvenajiem plāna elementiem ir izmantot rullīšu presēšanas metodi, kas var palielināt elektrolīta slāņu blīvumu un uzlabot kontaktus starp elektrolītu un anodiem un katodiem.
Līdz 2040. gadam "Honda" ir izvirzījusi mērķi tās elektromobiļos ar cietvielu akumulatoriem nodrošināt līdz pat 1250 km sniedzamību.
Seko "Delfi" arī Instagram vai YouTube profilā – pievienojies, lai uzzinātu svarīgāko un interesantāko pirmais!
