Trendy dotyczące akumulatorów HV
stock.adobe.com/IM ImageryRynek akumulatorów trakcyjnych wchodzi w okres intensywnej rywalizacji technologicznej. Producenci pojazdów i dostawcy technologii koncentrują się dziś na zwiększaniu gęstości energii, poprawie bezpieczeństwa chemicznego, ograniczaniu degradacji ogniw oraz integracji elektroniki mocy bezpośrednio z pakietem akumulatorowym. Zmiany te wpłyną nie tylko na zasięg pojazdów elektrycznych, ale również na sposób ich serwisowania i diagnostyki w warsztatach.
- Nowości rynkowe: iX3 50 xDrive na platformie Neue Klasse oraz CLA oparty na architekturze MMA, czyli jak zmieniają się akumulatorowe moce.
- Motoryzacyjny challenge: Mercedes-Benz testuje w praktyce wytrzymałość akumulatorów półprzewodnikowych.
- Trójstronne konsorcjum tworzone przez: BMW, SOLID POWER I SAMSUNG SDI.
BMW i Mercedes-Benz wprowadzają pierwsze modele oparte na nowych platformach elektrycznych: iX3 50 xDrive na platformie Neue Klasse oraz CLA oparty na architekturze MMA (Mercedes Modular Architecture). Deklarowane zużycie energii wg WLTP należy do najniższych w segmencie i wynosi 15,1–17,9 kWh/100 km dla SUV-a oraz 12,2–14,1 kWh/100 km dla limuzyny. Mimo wysokiej sprawności energetycznej producenci nadal stosują pojemne pakiety akumulatorowe, ponieważ duży zasięg, wysoka moc ładowania oraz żywotność baterii pozostają nadrzędnymi wymaganiami rynku.
Technologia bez klasycznych ogniw – architektura ETOP
Jednym z najbardziej innowacyjnych podejść do zwiększania gęstości energetycznej pakietów HV jest technologia ETOP (Electrode-to-Pack), opracowana przez amerykańską firmę 24M Technologies. Po prezentacji koncepcji w październiku 2023 r. firma ogłosiła we wrześniu 2025 r. dostępność technologii na zasadach licencyjnych dla producentów.
ETOP odchodzi od klasycznej architektury ogniwo-moduł-pakiet, charakterystycznej dla większości współczesnych baterii trakcyjnych. Zestawy anoda–katoda są hermetyzowane w cienkich foliach polimerowych i integrowane bezpośrednio z konstrukcją pakietu, bez indywidualnych obudów ogniw, modułów i elementów łącznikowych.
Według danych 24M elektrody mogą zajmować nawet do 80% objętości pakietu, wobec typowych 30–60% w rozwiązaniach konwencjonalnych. Producent deklaruje, że pakiet NMC o pojemności 75 kWh mógłby osiągnąć pojemność przekraczającą ponad 100 kWh bez zmiany zewnętrznych wymiarów.
Technologia współpracuje z ogniwami NMC, NCA, LFP oraz sodowo-jonowymi, umożliwia projektowanie systemów pracujących w zakresie od 48 do 800 V i zwiększa swobodę kształtowania pakietów. System dostępny jest w modelu licencyjnym i może być wdrażany na istniejących liniach produkcyjnych. Pierwsze prototypy przekazano producentowi OEM pod koniec 2025 r., a rozpoczęcie produkcji seryjnej planowane jest na lata 2027–2028.
Falownik wbudowany w akumulator: projekt IBIS
Równolegle rozwijana jest integracja komponentów układu napędowego. Efektem tych prac jest system IBIS (Intelligent Battery Integrated System), rozwijany od 2019 r. przez francuskie konsorcjum tworzone przez Stellantis, Saft (TotalEnergies) oraz CNRS.
We wrześniu 2025 r. zaprezentowano pierwszy prototyp pojazdu wyposażonego w ten układ – zmodyfikowanego Peugeota e-3008 na platformie STLA Medium. Zasadniczą zmianą jest integracja falownika oraz pokładowej ładowarki prądu przemiennego (OBC) bezpośrednio z modułami pakietu akumulatorowego.
Dotychczas elementy te funkcjonowały jako oddzielne podzespoły instalowane poza baterią HV. Falownik przekształca prąd stały akumulatora na prąd przemienny zasilający silnik elektryczny.
Według danych projektowych rozwiązanie może poprawić sprawność energetyczną w cyklu WLTC o ok. 10% oraz zwiększyć moc ładowania DC z 150 do ok. 172 kW względem seryjnego e-3008. Integracja elektroniki mocy zmniejsza masę pojazdu o ok. 40 kg i odzyskuje do 17 l przestrzeni w podłodze.
System obsługuje ładowanie AC i DC, umożliwia funkcję Vehicle-to-Grid i pozostaje kompatybilny z różnymi składami chemicznymi ogniw. Z perspektywy warsztatów istotna jest również zdolność systemu do pracy mimo awarii pojedynczych ogniw.
Uszkodzona sekcja może zostać elektrycznie odizolowana przez system BMS, a wymiana uszkodzonego elementu nie wymaga demontażu całego pakietu. Projekt wszedł w drugą fazę rozwoju w czerwcu 2025 r. w ramach programu France 2030, a wdrożenie do pojazdów seryjnych planowane jest przed końcem obecnej dekad
Mercedes EQS, czyli 1205 kilometrów bez postoju na ładowanie
Pod koniec lata 2025 r. Mercedes-Benz przeprowadził jeden z najbardziej zaawansowanych testów praktycznych akumulatorów półprzewodnikowych (solid state). Zmodyfikowany sedan EQS wyposażony w litowo-metalowy pakiet ASSB (All-Solid-State Battery) przejechał trasę ze Stuttgartu do Malmö – 1205 km – bez postoju na ładowanie, docierając do celu z zapasem energii na przejechanie kolejnych 137 km.
Ogniwa zastosowane w pojeździe opracowała amerykańska firma Factorial Energy i bazują one na technologii FEST (Factorial Electrolyte System Technology). Pakiet ASSB ma gabaryty i masę zbliżone do konwencjonalnego pakietu akumulatorowego stosowanego w seryjnym EQS, jednak jego użyteczna pojemność energetyczna jest o 25% wyższa.
Ze względu na zmiany objętościowe ogniw litowo-metalowych podczas cykli pracy pakiet wyposażono w siłowniki pneumatyczne utrzymujące odpowiedni docisk wewnątrz ogniw. Ograniczono również wykorzystanie klasycznego chłodzenia cieczą, co dodatkowo zmniejsza masę układu.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Testy trwają od lutego 2025 r., a system bateryjny opracowano przy udziale Mercedes-AMG High Performance Powertrains (HPP) – centrum technologicznego grupy rozwijającego układy napędowe dla Formuły 1.
BMW, SOLID POWER I SAMSUNG SDI tworzą trójstronne konsorcjum
BMW rozwija własny program akumulatorów półprzewodnikowych we współpracy z firmą Solid Power z Kolorado oraz koreańskim Samsung SDI. W maju 2025 r. prototypowe ogniwa ASSB dużego formatu zintegrowano z modelem BMW i7, a w październiku 2025 r. do projektu dołączył Samsung SDI.
Solid Power dostarcza elektrolit siarczkowy, natomiast Samsung SDI wykorzystuje go w konstrukcji kompletnych ogniw ASSB testowanych w pojazdach demonstracyjnych. Elektrolity siarczkowe charakteryzują się wyższą przewodnością jonową w temperaturze pokojowej niż rozwiązania tlenkowe i polimerowe.
BMW zakłada wdrożenie technologii ASSB ok. 2030 r. i rozwija zaplecze produkcyjne w Cell Manufacturing Competence Center (CMCC) w Parsdorf koło Monachium. Według szacunków IEA technologia ASSB osiągnęła poziom gotowości TRL 6.
Masowa komercjalizacja technologii ASSB w kosztach konkurencyjnych wobec ogniw litowo-jonowych przed 2030 r. pozostaje jednak mało prawdopodobna. Głównymi barierami są wysoki koszt produkcji – nawet 10 razy wyższy w przeliczeniu na kWh – oraz trudność skalowania procesów wymagających tolerancji rzędu mikrometrów.
Chińskie firmy wyznaczają tempo
Na tle europejskich programów chiński przemysł akumulatorowy znacznie szybciej przechodzi do etapu przemysłowego wdrażania technologii ASSB. Firma EVE Energy uruchomiła produkcję ogniw półprzewodnikowych Longquan No. 2 o gęstości energii na poziomie 300 Wh/kg i 700 Wh/l.
Po rozbudowie planowanej na koniec 2026 r. zakład ma osiągnąć zdolność produkcyjną 500 tys. ogniw rocznie. CATL planuje małoseryjną produkcję ASSB od 2027 r., choć problemy trwałości cyklicznej i kosztów nadal pozostają otwarte. Toyota i BYD zakładają pierwsze wdrożenia wielkoseryjne w latach 2027–2028, a masowa dostępność ASSB przewidywana jest po 2030 r.
Krzem zamiast grafitu
Osobny kierunek rozwoju dotyczy materiałów anodowych. Grafit (obecnie dominujący materiał anodowy) coraz częściej uzupełniany jest dodatkiem krzemu o ponad dziesięciokrotnie wyższej teoretycznej pojemności (ok. 4200 mAh/g wobec 372 mAh/g dla grafitu).
Podstawowym wyzwaniem pozostaje rozszerzalność objętościowa krzemu podczas ładowania, sięgająca nawet 300%, co prowadzi do pękania struktury i przyspieszonej degradacji ogniwa. Jednym z najbardziej perspektywicznych rozwiązań są nanoporowate kompozyty krzemowo-węglowe.
Coraz większe zainteresowanie budzi też połączenie katod LFP z anodami krzemowymi. Takie rozwiązanie może osiągać gęstość energii objętościowej zbliżoną do ogniw NCM, pozostając jednocześnie atrakcyjnym kosztowo dla segmentu masowego i pozwalając obniżyć koszty materiałowe nawet o ponad 10 euro/kWh.
Co to oznacza dla warsztatów?
Opisane zmiany mają bezpośrednie znaczenie dla serwisów zajmujących się elektromobilnością. Architektury IBIS i ETOP mogą ograniczyć konieczność wymiany całych pakietów HV, a rosnąca integracja elektroniki mocy z baterią sprawi, że diagnostyka wysokonapięciowa stanie się bardziej złożona.
Falownik i ładowarka pokładowa przestaną funkcjonować jako całkowicie niezależne podzespoły, a serwisant będzie musiał rozumieć zależności między elektroniką mocy a systemem zarządzania baterią. Ogniwa półprzewodnikowe prawdopodobnie trafią do warsztatów na większą skalę dopiero po 2030 r. Wraz z nimi pojawią się nowe procedury obsługi i diagnostyki.
Tego typu akumulatory nie wykorzystują ciekłego elektrolitu, co może ograniczać ryzyko zjawiska ucieczki termicznej, jednak wymagają precyzyjnej kontroli docisku wewnątrz pakietu. Dla serwisów niezbędne będą szkolenia obejmujące zarówno diagnostykę, jak i bezpieczną obsługę nowych układów wysokiego napięcia.
Źródło: Materiały redakcyjne
