Kiedy nadejdzie akumulator półprzewodnikowy

Akumulatory półprzewodnikowe Nissan
Bogdan Kruk
11.10.2022

Akumulator półprzewodnikowy to coś w rodzaju Świętego Graala, który może naprawić całą serię słabości samochodów elektrycznych. Wydaje się, że jest tym, na co czekają producenci pojazdów elektrycznych. To realna technologia, która powinna wynieść e-samochody na nowy poziom: ultrakrótkie czasy ładowania, maksymalny zasięg, całkowite bezpieczeństwo pożarowe i niższe koszty. Wyścig o superbaterię ciągle trwa.

Producenci samochodów  i akumulatorów są już na bardzo zaawansowanym etapie uzyskania źródeł energii nowej generacji do masowego użytku. Wiosną Nissan wywołał poruszenie w dziedzinie technologii ciał stałych i półprzewodnikowych. Ogłosił bowiem rozpoczęcie w 2024 r. pilotażowej produkcji nowych akumulatorów, a także w ramach programu Ambition 2030 –  wprowadzenie do 2028 r. samochodu elektrycznego wyposażonego w samodzielnie opracowane akumulatory ze stałym elektrolitem. Równolegle inni główni producenci samochodów prowadzą badania nad technologią superakumulatorów.

Zwiększenie zasięgu o 30%

Według przedstawiciela Grupy Volkswagen nowa technologia powinna być dostępna już w 2025 r. Co najmniej jeden zakład pilotażowy mógłby wówczas rozpocząć produkcję testową. Wstępne badania wskazują na wzrost zasięgu nowych akumulatorów o 30% oraz skrócenie ładowania o połowę w porównaniu z dzisiejszymi akumulatorami litowo-jonowymi.

Osiągnięcie przewidywanych wyników mogłoby w końcu rozwiązać problem zasięgu samochodów elektrycznych. Nic więc dziwnego, że w wyścigu biorą udział także inni gracze, tacy jak Toyota, Mercedes, Panasonic, BMW, Ford czy LG, podając jako termin uruchomienia nowej technologii lata 2025–2030.

Akumulatory półprzewodnikowe już w użyciu

Na pierwszy rzut oka różnica między akumulatorem półprzewodnikowym a obecnymi akumulatorami jest niewielka. Zamiast ciekłego roztworu stosuje się stały elektrolit. Może to być ceramika, szkło, siarczyny lub stałe polimery. Elektrolit jest jednym z centralnych elementów każdego akumulatora. Przejmuje transport jonów między anodą a katodą, pozwala elektronom migrować w przeciwnym kierunku, co zapewnia przepływ prądu i ostatecznie napędza silnik elektryczny.

Budowa akumulatorów: tradycyjnego i półprzewodnikowego
Budowa akumulatorów: tradycyjnego i półprzewodnikowego. Źródło: opracowanie własne

Akumulatory półprzewodnikowe mają obecnie zastosowanie w elektronice, również w pojazdach użytkowych i w urządzeniach małoseryjnych. Wykorzystywane są autobusy zasilane specjalnym wariantem akumulatora półprzewodnikowego, który musi być jednak wstępnie podgrzany i dlatego nie nadaje się do samochodu.

Alternatywny materiał anodowy

Sama wymiana ciekłego elektrolitu na ciało stałe ma potencjalne zalety. Podczas gdy ciecz spala się tak łatwo i szybko jak chemicznie spokrewniona benzyna, stały odpowiednik elektrolitu nie może zostać podpalony. W przypadku kolizji samochodów elektrycznych może to być szczególną zaletą w kwestii poziomu bezpieczeństwa.

Inną cechą, która sprawia, że technologia ciał stałych jest naprawdę interesująca, jest możliwość użycia alternatywnych materiałów anodowych. Zamiast wytwarzać anodę z grafitu, jak to ma miejsce obecnie, można ją wyprodukować np. z litu, który ma znacznie wyższy potencjał elektrochemiczny. Ze wszystkich znanych dotychczas materiałów anodowych lit ma największą pojemność właściwą, równą 3590 mAh/g. Dla porównania grafit odznacza się pojemnością jedynie 372 mAh/g. Większa pojemność właściwa daje większą gęstość energii przy tej samej objętości baterii. Tym samym umożliwia zwiększenie zasięgu o ok. 30%, chociaż w tej sprawie słychać sceptyczne głosy.

Klasyczna bateria ciągle w użyciu

Jedno jest pewne. Wprowadzenie na rynek baterii półprzewodnikowej nie będzie oznaczało nagłego końca klasycznej baterii. Należy pamiętać, że obecna technologia ma 30-letnią przewagę rozwojową, której nie da się łatwo dogonić. Klasyczna bateria sprawdza się zarówno w codziennym życiu, jak i w samochodach czy w procesach produkcyjnych. Jest też pewne, że jej wydajność energetyczna będzie nadal rosła. Z pewnością w przyszłości akumulatory półprzewodnikowe staną się źródłem energii dla samochodów elektrycznych. Droga do nich może być jednak dłuższa, niż obecnie się zakłada.

O Autorze

Bogdan Kruk

Redaktor miesięcznika „autoEXPERT”

Tagi artykułu

autoExpert 06 2024

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę