Προχωρά η εξέλιξη των μπαταριών στερεάς κατάστασης;

Μικρότερες, πυκνότερες, ασφαλέστερες, αλλά παραμένει το ζήτημα του κόστους παραγωγής

Τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα αυτήν τη στιγμή χρησιμοποιούν στη μεγάλη πλειοψηφία τους μπαταρίες ιόντων λιθίου με υγρούς ηλεκτρολύτες. Η συγκεκριμένη τεχνολογία ωστόσο δείχνει να πλησιάζει στα φυσικά της όρια, με τις εξελίξεις να είναι όλο και μικρότερες. Νέοι παίκτες ετοιμάζονται να εισέλθουν στο χώρο και οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης (solid state batteries ή SSB) που διαθέτουν, όπως λέει και το όνομα, στερεούς ηλεκτρολύτες, είναι για πολλούς το επόμενο μεγάλο βήμα στην ηλεκτροκίνηση. Βρίσκονται βέβαια ακόμα σε πρακτικά πειραματικό στάδιο, με τη λειτουργικότητά τους να έχει ελεγχθεί μόνο σε εργαστηριακό επίπεδο και σε μεμονωμένες δοκιμές, αλλά κατασκευαστές μπαταριών και αυτοκινήτων έχουν αρχίσει να ρίχνουν βάρος και πόρους για την υλοποίησή τους και στη γραμμή παραγωγής.

 Τι πλεονεκτήματα έχουν ωστόσο αυτές οι περίφημες μπαταρίες στερεάς κατάστασης; Εν συντομία, πάνε ένα βήμα παραπέρα σχεδόν σε κάθε σημείο ενδιαφέροντος. Είναι μικρότερες σε μέγεθος, αλλά έχουν μεγαλύτερο ενεργειακό περιεχόμενο – οι έρευνες κάνουν λόγο για πυκνότητα 500 Wh/κιλό, την ώρα που το όριο μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου βρίσκεται κάπου στις 350 Wh/κιλό. Είναι επίσης και ασφαλέστερες, καθώς οι στερεοί ηλεκτρολύτες είναι πιο σταθεροί χημικά και πολύ λιγότερο επιρρεπείς σε ανάφλεξη, ζήτημα καίριας σημασίας αν αναλογιστεί κανείς πόσο δύσκολα σβήνει φωτιά σε μπαταρία.

Εκεί που ακόμα έχουν δρόμο προς το παρόν είναι στην αντοχή τους σε διαρκείς φορτίσεις, καθώς εκεί υπάρχει περιθώριο για μείωση των απωλειών χωρητικότητας, στη συμπεριφορά τους σε ακραίες θερμοκρασίες (τα στερεά δεν αυξομειώνονται σε όγκο το ίδιο εύκολα όσο τα υγρά όταν εκτεθούν σε ζέστη ή κρύο), που δεν έχει ακόμα ερευνηθεί σε βάθος, και φυσικά στο κόστος παραγωγής.

Η αντιμετώπιση αυτών των προβλημάτων είναι εξέχουσας σημασίας για την αυτοκίνηση λοιπόν και η επίλυσή τους θα διευρύνει πολύ τους ορίζοντες των ηλεκτρικών αυτοκινήτων.

BMW και Mercedes δοκιμάζουν μπαταρίες στερεάς κατάστασης σε αυτοκίνητα

Στη Γερμανία είναι αρκετές οι εταιρείες που κινούνται προς τις μπαταρίες στερεάς κατάστασης. Η BMW είναι από τις πιο πρόσφατες περιπτώσεις που ανακοίνωσαν δοκιμή με την τεχνολογία, σε συνεργασία με την αμερικάνικη εταιρεία κατασκευής μπαταριών Solid Power. Τα τεστ θα χρησιμοποιούν μια πρωτότυπη μπαταρία με ηλεκτρολύτες σουλφιδίων και πρισματικές κυψέλες σε αρθρωτή διάταξη, σχεδιασμός αντίστοιχος αυτού που χρησιμοποιείται αυτήν τη στιγμή στην iX3. Για τις δοκιμές θα εγκατασταθεί σε μια BMW i7, με σκοπό να μελετηθεί η αντίδρασή της σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Οι Βαυαροί σκοπεύουν να κατασκευάζουν τέτοιες μπαταρίες ενδοεταιρικά, αλλά δε δίνουν προς το παρόν τεχνικά στοιχεία ή κάποιο χρονοδιάγραμμα.

Η Mercedes από την πλευρά της έβγαλε πρόσφατα στο δρόμο μια EQS με μπαταρία στερεάς κατάστασης και τα αποτελέσματα ήταν ενθαρρυντικά, με το αστέρι της Στουτγάρδης να κάνει λόγο για 25% μεγαλύτερη αυτονομία σε σχέση με μια EQS που χρησιμοποιεί τυπική μπαταρία ιόντων λιθίου ίδιου μεγέθους και βάρους, αν και συγκεκριμένες προδιαγραφές δε δόθηκαν στη δημοσιότητα. H Mercedes συνεργάζεται στην έρευνα και εξέλιξη αυτής της τεχνολογίας με την αμερικάνικη Factorial Energy, με τη συμμετοχή ειδικών της AMG από τη Formula 1, αλλά και με την ταΪβανέζικη ProLogium, με την οποία εξελίσσουν μπαταρία σε στάδιο προπαραγωγής.

Η Mercedes έχει δοκιμάσει μπαταρίες στερεάς κατάστασης σε EQS

Σημαντικές κινήσεις από Stellantis, υποσχέσεις από Toyota και Volkswagen

Ο όμιλος Stellantis φέρνει στην πρώτη γραμμή τις μπαταρίες στερεάς κατάστασης, καθώς σχεδιάζει να τις χρησιμοποιήσει σε ένα πειραματικό στόλο από Dodge Charger Daytona ήδη από το 2026. Όπως και για τη Mercedes, η εξέλιξη γίνεται σε συνεργασία με τη Factorial Energy, αλλά εδώ έχουμε κάποιες λεπτομέρειες παραπάνω. Οι μπαταρίες FEST (Factorial Electrolyte System Technology) αναμένεται να έχουν ενεργειακή πυκνότητα 390 Wh/κιλό και θα μπορούν να τοποθετηθούν στην πλατφόρμα STLA, Που θα χρησιμοποιηθεί κατά κόρον από τα SUV του ομίλου, όπως το προαναφερθέν Charger και μοντέλα της Alfa Romeo, της Chrysler, της Jeep και της Maserati. Αυτό που δεν έχει γνωστοποιήσει η Stellantis είναι μια πιθανή ημερομηνία έναρξης παραγωγής.

Πιο λακωνικά τα νέα από την Toyota, όπου οι κινήσεις είναι λιγότερο εμφανείς. Είναι γνωστό ωστόσο ότι η μπαταρία στερεάς κατάστασης είναι στο ραντάρ των Ιαπώνων ήδη από τις αρχές της δεκαετίας και οι δοκιμές έχουν ξεκινήσει τουλάχιστον από το 2023, όταν είχε γίνει αναφορά για αυτονομία 1.000 χιλιομέτρων με φόρτιση δέκα λεπτών. Ο όμιλος έχει ήδη επενδύσει και συνεχίζει να επενδύει στην παραγωγή μπαταριών και ο στόχος είναι οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης να αρχίζουν να κατασκευάζονται το 2027 ή το 2028.

Μυστήριο είναι το πρόγραμμα του Volkswagen Group για το θέμα. Οι Γερμανοί συνεργάζονται με την QuantumScape και ανακοίνωσαν πέρυσι δοκιμές πάνω στην επαναφόρτιση, με τα αποτελέσματα να υποδεικνύουν ότι θεωρητικά μια SSB μπορεί να διανύσει απόσταση 500.000 χιλιομέτρων πριν χρειαστεί να αντικατασταθεί. Έκτοτε ωστόσο, το μόνο νεότερο που έχουμε από τη σύμπραξη είναι το 2030 ως χρονιά-στόχος για την έναρξη της παραγωγής.

Σιωπή από Κίνα που ενδεχομένως κρύβει πρόοδο

Μια από τις πλέον βαρύγδουπες δηλώσεις στο χώρο των μπαταριών στερεάς κατάστασης είχε έρθει τέλη του 2024 από τη SAIC Motor, στην οποία ανήκει μεταξύ άλλων η MG. Η δήλωση έκανε λόγο για παραγωγή αυτοκινήτου με SSB ενδεχομένως και μέσα στο 2025, αλλά πλησιάζουμε στα μέσα της χρονιάς και δεν έχει ακουστεί κάτι παραπάνω, καθιστώντας τη συγκεκριμένη τοποθέτηση αρκετά αμφισβητήσιμη.

Εκεί όπου υπάρχει μεν σιγή ιχθύος, αλλά ίσως και περισσότερη ουσία, είναι από την CATL, το μεγαλύτερο παραγωγό μπαταριών του πλανήτη. Τα νέα είναι λιγοστά, αλλά είναι γνωστό ότι γίνεται έρευνα και υπάρχουν αναφορές για ομάδα έως και 1.000 εργαζομένων. Η CATL σκοπεύει να ξεκινήσει την παραγωγή μπαταριών στερεάς κατάστασης το 2027, κάτι που αν πετύχει θα τους καταστήσει ίσως και τους πρώτους που θα πετύχουν κάτι τέτοιο.

Όποια και αν είναι πάντως η χρονιά που θα δούμε μπαταρίες στερεάς κατάστασης στα αυτοκίνητα, είναι σχεδόν βέβαιο ότι δεν είναι μακριά. Οι αυτοκινητοβιομηχανίες επενδύουν στη συγκεκριμένη τεχνολογία και το επόμενο μεγάλο βήμα της ηλεκτροκίνησης έρχεται σύντομα.