Producenci samochodów elektrycznych mają świadomość, że technologia baterii litowo-jonowych ma pewne bariery. Uniemożliwiają one rezygnacje z aut napędzanych silnikami spalinowymi, dlatego branża szuka nowych rozwiązań. Toyota myślała, że jest już w ogródku.

Japoński gigant opracowuje nowe akumulatory we współpracy z Uniwersytetem w Kioto. Założeniem jest oczywiście zmagazynowanie znacznie większej ilości energii w możliwie małej kubaturze. Najnowszy pomysł zakłada budowę baterii pozwalającej przejechać samochodem elektrycznym 1000 kilometrów na jednym ładowaniu. To nawet 7 razy więcej niż obecnie stosowane akumulatory. Warto dodać, że są to przeliczniki do normalnego użytkowania, bez technik ecodrivingowych.

Na czym polega nowa technologia?

Toyota testuje baterie fluorkowo-jonowe (F-ion lub FIB), które generują energię elektryczną przenosząc jony fluoru z jednej elektrody do drugiej. Przewodzi je nieujawniony elektrolit zapewniający przewodzenie jonów fluorkowych. Pod przewodnictwem prof. Yoshiharu Uchimoto z Uniwersytetu w Kioto zbudowano nawet prototyp. Wykorzystano w nim anodę lub elektrodę naładowaną ujemnie, złożoną z fluoru, miedzi i kobaltu. Z kolei katodę lub elektrodę naładowaną dodatnio wykonano głównie z lantanu.

Wspomniany elektrolit nie jest ciekły, a stały, co już uznawane jest za standard nowej generacji baterii półprzewodnikowych. Ich główną zaletą oprócz większej gęstości energii, jest brak ryzyka pożaru lub eksplozji. Dzisiejsze baterie niestety tego ryzyka nie są pozbawione. Wygląda zatem na to, że to na technologii F-ion vel FIB oparte są plany Toyoty skomercjalizowania baterii półprzewodnikowych już w 2025 r.

Zaczęły się jednak schody

Problem polega jednak na tym, że obecne konstrukcje napotkały na barierę, którą ciężko przeskoczyć. Największym wyzwaniem jest to, że do tej pory FIB działają tylko w wysokich temperaturach. Wiadomo, że jony fluorkowe są użytecznie przewodzące, tzn. przemieszczają się w kierunku spolaryzowanej elektrody tylko wtedy, gdy elektrolit w stanie stałym jest dostatecznie ogrzany. To sprawia, że ​​FIB są niepraktyczne w wielu zastosowaniach konsumenckich. Wymagane wysokie temperatury powodują również rozszerzanie się, czytaj szybką degradację elektrod.

Zespół badawczy twierdzi, że znalazł sposób na powstrzymanie pęcznienia elektrod, wykonując je ze stopu kobaltu, niklu i miedzi. Naukowcy planują zmodyfikować materiały użyte w anodzie, aby zapewnić ładowanie i rozładowywanie akumulatora bez utraty pojemności. Badania nad poradzeniem sobie z tym problemem trwają w wielu laboratoriach. W 2018 roku naukowcy z Honda Research Institute wraz z naukowcami z California Institute of Technology i NASA Jet Propulsion Laboratory, osiągnęli ważny kamień milowy w technologii FIB. Uzyskali zdolność do obsługi ogniw w temperaturze pokojowej zamiast ogrzewania ich do wysokich temperatur.

Wyścig o przywództwo

To nie przypadek, że wielkie koncerny toczą intensywny wyścig w celu opracowania takiej baterii. Ten, kto zaprojektuje najlepiej działające akumulatory, stanie się światowym liderem. Motoryzacja zdecydowanie kursuje w kierunku samochodów elektrycznych, a kwestia ich rynkowej dominacji zależy tylko o dostaw tańszych i dużo bardziej wydajnych baterii. W ciągu trzech lat prognozowana sprzedaż akumulatorów dla EV osiągnie 56 miliardów dolarów.