Care sunt cele mai mari provocări în tranziția la baterii cu stare solidă?
Mercedes-Benz. Drumul către viitorul vehiculelor electrice (EV) a avut multe obstacole până acum, iar producătorii auto din întreaga lume se pregătesc pentru o „iarnă a EV-urilor” cu cerere mai scăzută. Totuși, există și câteva vești bune, cum ar fi faptul că bateriile cu stare solidă se apropie tot mai mult de producție. Potrivit jalopnik.com, aceasta este o schimbare semnificativă în tehnologia bateriilor pentru vehicule electrice.
👉 Diferențele esențiale între bateriile cu stare solidă și cele tradiționale
Diferența dintre aceste baterii și cele tip EV tradiționale este semnificativă. O celulă de baterie EV se încarcă prin separarea electronilor de atomii de litiu la catod, permițând ionilor de litiu să călătorească printr-un separator către anod, unde se reunesc cu electronii. Folosirea acelei energii pentru motor inversează procesul, electronii călătorind într-un circuit extern pentru a alimenta motorul electric al vehiculului înainte de a se reîntâlni cu ionii de litiu. În celula EV tradițională, există un material electrolitic lichid sau gel care înconjoară electrozii și separatorul, iar acesta este materialul prin care ionii circulă în celulă. Bateriile cu stare solidă înlocuiesc acest electrolit lichid cu un material solid care acționează de asemenea ca separator. Astfel, celula este asemănătoare cu o felie de tort cu trei straturi: anod, electrolit și catod. Eliminarea lichidului, care este extrem de inflamabil și poate fi greu de controlat în timpul unui accident, reprezintă unul dintre numeroasele avantaje ale bateriilor cu stare solidă, dar acestea au și propriile provocări.
👉 Provocările tehnice și costurile materialelor
În această etapă, inginerii trebuie să rezolve modul de a reduce prețurile de producție, de a gestiona corespunzător temperaturile bateriilor, de a menține un flux optim de ioni și de a preveni scurtcircuitele cauzate de litiul utilizat. Unul dintre cele mai mari probleme care afectează bateriile cu stare solidă este aceeași problemă care a împiedicat producția bateriilor EV tradiționale – costul materialelor brute necesare. Litiul este în special problematic, deoarece, deși se elimină materialul electrolitic care conține litiu, bateriile cu stare solidă pot utiliza mai mult litiu în general. De exemplu, o metodă comună de a crește densitatea energetică a bateriilor cu stare solidă este utilizarea unui anod solid din litiu. Potrivit Dr. Jordan Lindsay, de la firma de consultanță de mediu Minviro, așa cum a fost raportat în Motor Trend, bateriile cu stare solidă ar putea necesita de cinci până la zece ori mai mult litiu decât bateriile EV tipice.
De asemenea, cererea de litiu pentru bateriile cu stare solidă trebuie adăugată la cererea pentru alte sisteme EV, ceea ce duce la creșterea prețurilor. În timp ce vânzările de EV-uri au pierdut atracția în Statele Unite după eliminarea creditului fiscal federal, 2025 a avut totuși a doua cea mai mare cifră anuală de vânzări de EV-uri în această țară vreodată, conform RMI. În plus, vânzările de EV-uri în China și Europa au crescut cu 30% și, respectiv, 17% anul trecut. Cu toate acestea, mineritul de litiu pentru EV-uri ar putea distruge planeta, iar experții prezic că prețul litiului ar putea ajunge la 28.000 de dolari pe tonă în 2026, comparativ cu prețurile actuale de aproximativ 8.300 de dolari pe tonă în China, unde este procesată cea mai mare parte a litiului din lume.
👉 Provocări mecanice și de gestionare a temperaturii
Bateriile cu stare solidă se pot dovedi a costa semnificativ mai mult de produs din alte motive în afară de cererea de litiu. Este relativ ușor pentru electroni și ioni să se miște prin electrolit atunci când sunt practic înconjurați de material în formă lichidă sau gel, dar inginerii se confruntă cu obstacole majore cu materialele solide. Acestea trebuie să fie realizate cu toleranțe extrem de stricte pentru a asigura contactul consistent al suprafețelor celor trei straturi ale unei baterii cu stare solidă – catod, electrolit, anod. În plus, chiar dacă s-ar putea asigura un contact perfect, limitele dintre aceste straturi pot crea zone de rezistență mare care fac mai dificilă trecerea ionilor de litiu de la un capăt la altul.
De asemenea, bateriile cu stare solidă nu pot elimina căldura atât de repede ca bateriile cu electrolit lichid. Când temperatura scade prea mult, reacțiile chimice necesare pentru generarea electricității încetinesc prea mult, iar când temperatura crește, componentele bateriei pot începe să se degradeze. Automakerii au dezvoltat o serie de sisteme de gestionare a temperaturii din ce în ce mai avansate pentru a ajuta la gestionarea ambelor situații, iar această experiență poate ajuta la reglarea tehnologiei pentru bateriile cu stare solidă, dar nu totul se va transfera simplu.
