21/4/2023
Τα ηλεκτρικά και υβριδικά οχήματα βρίσκονται στο απόγειό τους, με τις πωλήσεις να αυξάνονται συνεχώς και τις τεχνολογίες που τα αφορούν να γίνονται όλο και πιο φιλικές προς τον χρήστη και το ίδιο το αυτοκίνητο.
Η διάρκεια ζωής και η ασφάλεια των μπαταριών βελτιώνεται ραγδαία, με τις αυτοκινητοβιομηχανίες και τις εταιρείες παραγωγής μπαταριών να κάνουν ό,τι περνά από το χέρι τους προκειμένου να πετύχουν το επιθυμητό αποτέλεσμα.
Αυτό περιστρέφεται γύρω από αρκετούς παράγοντες, όπως για παράδειγμα η αύξηση της χωρητικότητας και της διάρκειας ζωής, η μείωση του βάρους και του κόστους, αλλά και η μεγαλύτερη ασφάλεια.
Σήμερα τα συστήματα μπαταριών χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες ωστόσο στο μέλλον πιο τεχνολογικά προηγμένα προϊόντα αναμένεται να πάρουν τη σκυτάλη, προσφέροντας λύσεις σε μια σειρά από σοβαρά ζητήματα που προκαλούν προβληματισμό.
Πάμε να δούμε τα είδη των συστημάτων μπαταρίας που βλέπουμε πιο συχνά σήμερα στα ηλεκτρικά οχήματα.
Μπαταρίες ιόντων λιθίου
Είναι ο τύπος που συναντάται στα περισσότερα EV της αγοράς, αφού είναι αρκετά εύκολος στην παραγωγή και προσφέρει ικανοποιητική χωρητικότητα. Τα «αγκάθια» που έχουν οι συγκεκριμένες μπαταρίες δεν είναι λίγα, όμως συνεχίζουν να αποτελούν την καλύτερη και πιο οικονομική λύση για τις αυτοκινητοβιομηχανίες.
Κατασκευάζονται από μη-ανανεώσιμη πηγή, γεγονός που σημαίνει ότι κάποια στιγμή θα υπάρξει έλλειψη στα κοιτάσματα λιθίου, εάν συνεχιστεί η άκρατη εκμετάλλευσή τους. Στα μειονεκτήματα των συγκεκριμένων μπαταριών εντάσσεται η μικρή διάρκεια ζωής, αλλά και η σημαντική υποβάθμιση και εξασθένιση της ενέργειας με την πάροδο του χρόνου.
Εκτός αυτού, ο κίνδυνος πυρκαγιάς είναι αυξημένος εάν η μπαταρία τρυπηθεί ή φορτιστεί με λανθασμένο τρόπο.
Μπαταρίες λιθίου φωσφορικού άλατος σιδήρου (LFP)
Οι εν λόγω μπαταρίες αποτελούν την εξελιγμένη και πιο φιλική προς το περιβάλλον έκδοση των μπαταριών ιόντων λιθίου. Δεν παρέχουν τόσο μεγάλη πυκνότητα ενέργειας και ισχύος όσο οι ιόντων λιθίου, όμως διαθέτουν μεγαλύτερη ανθεκτικότητα σε υψηλές θερμοκρασίες, είναι πιο φιλικές προς το περιβάλλον, αφού δε βασίζονται σε κάποια πρώτη ύλη, και προσφέρουν εξαιρετικά μεγάλη διάρκεια ζωής.
Πρωτοπόρος στον συγκεκριμένο τομέα είναι η BYD, η οποία έχει εξοπλίσει το ETP3 με αυτήν την τεχνολογία, με την ίδια να αναφέρει ότι οι μπαταρίες είναι «τεχνολογίας BLADE, που εξασφαλίζει μεγαλύτερη ενεργειακή πυκνότητα λόγω μειωμένου όγκου των στοιχείων που την αποτελούν και - χάρη στο ειδικό σύστημα θερμικής διαχείρισης BTMS - εξαιρετική συμπεριφορά όσον αφορά στη θερμοκρασία. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα σταθερή απόδοση, αξιοπιστία και μεγάλη διάρκεια ζωής».
Μπαταρίες νικελίου-κοβαλτίου-μαγγανίου (NCM)
Πρόκειται για ακόμα έναν πολύ συνηθισμένο τύπο μπαταριών, ο οποίος ήταν ιδιαίτερα δημοφιλής πριν εμφανιστούν οι πιο εξελιγμένες μορφές. Είναι μπαταρίες που βασίζονται στην ίδια τεχνολογία με τις ιόντων λιθίου, όμως αποτελούνται από μείγμα νικελίου, μαγγανίου και κοβαλτίου.
Το κοβάλτιο είναι ένα εξαιρετικά τοξικό υλικό, οπότε ο συγκεκριμένος τύπος θεωρείται επικίνδυνος και ξεπερασμένος. Αυτό που έχει μεγάλο ενδιαφέρον είναι οι προσπάθειες που έχουν γίνει από διάφορες αυτοκινητοβιομηχανίες για αξιοποίηση αυτής της χημείας, μειώνοντας ή και εξαλείφοντας το κοβάλτιο, και αυξάνοντας την περιεκτικότητα σε νικέλιο, όπως για παράδειγμα σκοπεύει να κάνει η Tesla με τις νέες ‘High Nikel’ που θα φέρουν κάποια από τα νέα της μοντέλα.
Οι νέοι τύποι μπαταριών που έρχονται
Φυσικά, ο χώρος των ηλεκτρικών οχημάτων και των μπαταριών τους δεν... επαναπαύεται κι έτσι υπάρχουν πολλοί νέοι τύποι μπαταριών που βρίσκονται είτε σε στάδιο εξέλιξης, είτε πρόκειται να κάνουν σύντομα το ντεμπούτο τους σε κάποιο EV.
Μπαταρίες στερεού τύπου
Μετά τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, έρχονται οι μπαταρίες στερεού τύπου. Είναι εξαιρετικά πιο αποδοτικές, με πολλαπλάσια ταχύτητα φόρτισης συγκριτικά με αυτές, ενώ και η αυτονομία που προσφέρουν είναι σημαντικά μεγαλύτερη, με το κόστος και το μέγεθος να μειώνονται.
Το σημείο στο οποίο απαιτείται εξέλιξη είναι η διάρκεια ζωής, με την Toyota, η οποία είναι πρωτοπόρος στον συγκεκριμένο τομέα, με πάνω από 1.300 πατέντες μπαταριών στερεού τύπου στο όνομά της, να εξηγεί ότι «πρέπει να προσαρμόσουμε κατάλληλα το υλικό της ανόδου ή να χρησιμοποιήσουμε άλλα υλικά. Προσπαθούμε να μειώσουμε τα μειονεκτήματα που συναντάμε.»
Τα παραπάνω δήλωσε ο Keiji Kaita, Εκτελεστικός Αντιπρόεδρος της Toyota και υπεύθυνος για την εξέλιξη κινητήρων και μπαταριών αλλά και του αγωνιστικού τμήματος Gazoo Racing, προβλέποντας ότι τα προβλήματα που αντιμετωπίζουν θα έχουν επιλυθεί μέχρι το 2025, όποτε και θα κυκλοφορήσουν τα πρώτα EV με μπαταρίες στερεού τύπου.
Μπαταρίες ιόντων νατρίου
Η BYD αναμένεται να λανσάρει τις μπαταρίες τεχνολογίας ιόντων νατρίου δικής της κατασκευής, μειώνοντας δραστικά το κόστος παραγωγής του BYD Seagull, το οποίο θα είναι το πρώτο μοντέλο που θα λάβει το εν λόγω σύστημα.
Τέτοιου τύπου μπαταρίες έχουν κατασκευαστεί ήδη από την CATL, χωρίς όμως να χρησιμοποιούνται σε κάποιο μοντέλο παραγωγής. Σύμφωνα με την κινεζική εταιρεία, οι μπαταρίες ιόντων νατρίου προσφέρουν «υψηλή απόδοση σε χαμηλές θερμοκρασίες, δυνατότητα ταχείας φόρτισης και προσαρμοστικότητα στο περιβάλλον».
Το μεγάλο τους μειονέκτημα έγκειται στο γεγονός ότι έχουν μικρή πυκνότητα σε σχέση με τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, κάτι που μειώνει τις πιθανότητες για αυξημένη αυτονομία. Παρ' όλ' αυτά, θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε ηλεκτρικά μοντέλα για την πόλη, τα οποία δεν έχουν μεγάλες χιλιομετρικές απαιτήσεις.
Μπαταρίες ιόντων οξυγόνου
Ως ιδέα «γεννήθηκαν» από το Πανεπιστήμιο της Βιέννης, και πρόκειται για ένα σύστημα που υπόσχεται πως θα φέρει την επανάσταση στον τομέα της αυτοκίνησης. Οι μπαταρίες ιόντων οξυγόνου προσφέρουν μεγάλη ανθεκτικότητα, δεν είναι εύφλεκτες και ενισχύουν τη βιωσιμότητα, αφού δε χρησιμοποιούν δυσεύρετες και ακριβές πρώτες ύλες.
Το Πανεπιστήμιο της Βιέννης διερεύνησε τις ιδιότητες των κεραμικών υλικών, τα οποία έχουν την ικανότητα να απορροφούν και να αποδεσμεύουν τη διπλάσια ποσότητα αρνητικά φορτισμένων ιόντων οξυγόνου. Έχουν επίσης μεγαλύτερη ανεκτικότητα στον αριθμό επαναφορτίσεων, κάτι που τις κάνει να έχουν και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής.
Σύμφωνα με τα ευρήματα του Πανεπιστημίου, οι δύο τομείς στους οποίους υστερούν είναι η χωρητικότητα, αφού μπορούν να αποθηκεύσουν μόλις το 1/3 της ενέργειας μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου, και η θερμοκρασία λειτουργίας η οποία είναι εξαιρετικά υψηλή.
Μπαταρίες από ξύλο
Προέρχονται από τη Northvolt, σουηδική εταιρεία παραγωγής μπαταριών, που ιδρύθηκε από δύο πρώην στελέχη της Tesla, οι οποίοι, δουλεύοντας με την Panasonic, έγιναν ειδικοί στον τομέα των μπαταριών. Σε συνεργασία με τη Stora Enso, πρωτοπόρο στην παραγωγή λιγνίνης, η Northvolt παράγει ένα πολυμερές ονόματι 'Lignodo' που βρίσκεται στη σύνθεση του ξύλου των δέντρων.
Η λιγνίνη αποτελεί ανανεώσιμη πηγή ενέργειας και μπορεί να αντικαταστήσει τους ορυκτούς πόρους, σε περιορισμένες ποσότητες. Οι μεγαλύτερες επιδόσεις και ο πολύ μικρότερος χρόνος φόρτισης είναι μερικά από τα πλεονεκτήματα που προσφέρει στις «ξύλινες» μπαταρίες της Northvolt.
Τρισδιάστατη εκτύπωση μπαταριών
Η τρισδιάστατη εκτύπωση των μπαταριών για τα EV είναι ένα ιδιαίτερα καινοτόμο βήμα, το οποίο έχει γίνει από την εταιρεία Sakuu. Όπως έχει ανακοινώσει βρίσκεται πλέον σε θέση να παράγει πλήρως λειτουργικές και υψηλών προδιαγραφών μπαταρίες, χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της 3D εκτύπωσης.
Η Sakuu χρησιμοποιεί μία προσέγγιση πολλαπλών στρώσεων και υλικών, με μία παράλληλη, στεγνή διαδικασία, σε αντίθεση με την υγροποιημένη διαδικασία ανά στρώση, που χρησιμοποιείται στην παραδοσιακή κατασκευή μπαταριών. Αυτό αναμένεται να εκτοξεύσει την ταχύτητα εκτύπωσης, να μειώσει το κόστος αλλά και να προσφέρει μία ευέλικτη επιλογή σχημάτων για τις μπαταρίες.
Σύμφωνα με τον Karl Littau, τεχνολογικό διευθυντή της εταιρείας, «αυτή η διαδικασία εκτύπωσης μπορεί να φέρει σημαντικά κέρδη, όσον αφορά την πυκνότητα της ενέργειας για μια ολοκληρωμένη μπαταρία.»
ΔΗΜΟΦΙΛΗ
