Új technológiák forradalmasíthatják az akkugyártást

A mai elektromos járművekben lítiumion akkumulátorokat használnak, melyek főleg lítiumból, kobaltból, mangánból és nikkelből állnak. Ezeknek az ára az elmúlt időben drasztikusan nőtt, az évtized közepére pedig a kínálatuk is túl szűkössé válhat.

Nem véletlen, hogy számos cég dolgozik nátriumion és lítium-kén akkumulátorokon, amik akár harmad annyiba is kerülhetnek, mint a mai lítiumionos társaik. Mindazonáltal az új kémiai összetételek most még megoldásra váró problémákkal küzdenek: a nátriumion akkuk nem képesek elegendő energiát tárolni, míg a kénalapú cellák túl gyorsan korrodálódnak.

A kihívások ellenére állami és magán tőke is támogatja az új technológiákat fejlesztő nyugati cégeket, melyek segíthetnek megtörni a kínai dominanciát az akkumulátoranyagok területén. Az ázsiai ország jelenleg a világ kobaltfeldolgozási kapacitásának 75, illetve a lítiumfeldolgozási kapacitásának 59 százalékával rendelkezik.

Sokan próbálkoznak

Az akkumulátorok legdrágább része a katód, ami az akkumulátorcellák árának harmadáért felel. A legtöbb mai akkumulátorban lítium-nikkel-mangán-kobalt-oxid (NCM) vagy lítium-vasfoszfát (LFP) katód van. Az előbbi több energiát képes tárolni, de drága nikkelt és kobaltot tartalmaz, míg az utóbbi technológia kisebb tárolókapacitást biztosít, cserébe viszont olcsóbb és biztonságosabb.

Mivel a fő katódanyagok sokat drágultak az elmúlt időben, a cégek egyre jobban ösztönzöttek alternatív technológiák keresésére. „A nátriumion létjogosultsága kétségtelen, különösen a stacionárius energiatárolásban és az olcsó, árérzékeny piacokra szánt járművek esetében” – vélekedik Prabhakar Patil, az LG Chem egyik korábbi vezetőbeosztású alkalmazottja. Hozzátette, hogy a lítium-kén akkuk valószínűleg drágábbak lesznek a bevezetésükkor, annak ellenére, hogy hosszabb távon az olcsóbbik alternatívák lehetnek.

A michigani Amandarry és a brit AMTE Power a nátriumion akkukat fejlesztő cégek között vannak. Fő katódanyaguk a nátrium-klorid, ami lényegében asztali só, amivel teljesen elhagyhatják a lítiumot, a kobaltot és a nikkelt.

Az amerikai Lyten és Conamix cégek, a német Theion és a norvég Morrow lítium-kén katódokat fejlesztenek. Ezeknél még szükség van kisebb mennyiségű lítiumra, nikkelre és kobaltra azonban már nem.

Adott a kereslet

Az alternatív technológiákba fektető cégek már felvették a kapcsolatot az autógyártókkal, akik közül néhányan már aktívan tesztelik az új kémiai összetételeket. Az OEM-ek meglehetősen nyitottak az új technológiákkal szemben. „Az idő előrehaladtával több kémiai összetétel fog megjelenni” – mondta el a Reuters-nek nyilatkozva Linda Zhang, a Ford F150 Lightning elektromos pickup főmérnöke. „Ostobaság lenne nem kihasználni azokat a kémiákat.”

Duncan Williams, a Nomura Greentech tanácsadó cég ügyvezető igazgatója szerint a mérnökök egyre közelebb jutnak a lítium-kén és a nátriumion akkuk problémáinak, mint az elégtelen energiasűrűség vagy élettartam megoldásához, „ezért arra számítunk, hogy mindkettő alternatíva piaci részesedéshez jut a jövőben.”

Az amerikai Amandarry már gyártja nátriumion celláit Kínában. A közlekedésben először valószínűleg elektromos kétkerekűekben fognak megjelenni energiatárolói.

A brit Faradion azonos kémiájú cellákon dolgozik. James Quinn, vezérigazgató megosztotta, hogy mára kapcsolatban állnak a legtöbb nagy autógyártóval, és három-öt éven belül a cég akkumulátorai meg fognak jelenni az utakon.

A jövő kémiája

A lítium-kén kémia működőképessé tétele rendkívül nehéz feladat Celina Mikolajczak, a kaliforniai Lyten akkumulátortechnikai vezetője szerint, ugyanakkor úgy látja, ez „a jövő kémiája, a kémia, ami az akkumulátorokat széles körben elérhetővé teszi.”

A berlini Theion vezetője, Ulrich Ehmes szerint a probléma a mindössze harminc ciklusnyi élettartam, ami a kén korrozív hatásából ered. Ugyanakkor elmondása szerint sikerült módot találniuk az elektróda bevonatolására, amivel annak élettartama már megegyezhet az autóéval.

A Theion állítása szerint lítium-kén cellái háromszor annyi energiát képesek tárolni, mint egy NCM cella, emellett ultra gyorsan tölthetőek, és az akkuk árát kétharmadával, 34 dollár/kilowattórára csökkenthetik. A vállalat 2024-ben tervez tesztcellákat küldeni OEM-eknek, sorozatgyártott járművekben pedig 2027-ben jelenhetnek meg cellái.