Akumulatory litowo-jonowe – cząstki elementarne

Zobacz również

• Nowe akumulatory dla hybryd
• Aerodynamika – cięcie powietrza
• Szkrzynia DSG - koncert na 2 sprzęgła
• Eksperymenty w Formule 1
• Oleje - technika zamknięta w butelkach - czyste zęby

Galeria

Akumulatory litowo-jonowe Forda i firmy Magna są o 30% mniejsze i o 50% lżejsze niż stosowane dziś niklowo-wodorkowe. Żeby były też tańsze, trzeba by ich produkować trzy miliony rocznie.

Na razie wygląda to na prowizorkę, ale Ford chce wprowadzić do sprzedaży modele z napędem elektrycznym w latach 2010-2012.

Jednak możliwości akumulatorów niklowo-wodorkowych (stosowanych np. w autach hybrydowych, jak Toyota Prius) zostały już wykorzystane w pełni. Rozwój technologii jest natomiast możliwy w wypadku akumulatorów litowo-jonowych. Lit jest przecież najlżejszym pierwiastkiem, który na dodatek pod względem szeregu napięciowego ma najwyższy ujemny potencjał oraz napięcie komórkowe (czyli pojedynczego ogniwa) o wartości 3,6 wolta - trzy razy większe niż w akumulatorach niklowo-wodorkowych. Jednak metal alkaliczny jakim jest lit ma wadę polegającą na wchodzeniu w naturalne reakcje. Unikać jak ognia trzeba już samego kontaktu z płynnym elektrolitem. Dlatego w celkach akumulatora nie stosuje się metalicznego litu, a proces ładowania i wyładowywania akumulatora polega na przepływie jego jonów. Wykorzystują one elektrody jak strukturę macierzystą, w której na zmianę się zagnieżdżają.

Akumulatory litowo-jonowe są bardzo wrażliwe na temperaturę - zarówno przy tych ujemnych, jak i na skutek zbyt dużego nagrzania może dojść do samozapłonu. Dlatego akumulatory stosowane w samochodach muszą być obsługiwane przez pokładową klimatyzację, by pracowały w przedziale od 25° do 40° C. Nawet pięciostopniowa różnica temperatur między poszczególnymi celkami akumulatora może znacznie skrócić trwałość całego systemu.

Ponieważ stopień naładowania i cykl ładowania to czynniki o decydującym znaczeniu dla trwałości akumulatora, każda celka z osobna musi być elektronicznie kontrolowana i traktowana indywidualnie. W odróżnieniu od tych stosowanych w laptopach czy telefonach komórkowych, trwałość akumulatorów w samochodach elektrycznych czy hybrydowych musi wynosić co najmniej 10 lat. Toyota podnosi nawet poprzeczkę do lat 15. „Nikt nie zgodzi się na wymianę akumulatora, który kosztuje tyle co mały samochód, już po kilku latach" - twierdzi Herbert Kohler, inżynier Daimlera. Żeby mogły utrzymać się na rynku, musiałyby kosztować mniej niż 300 euro/kWh, co na razie nie jest możliwe.

Mimo burzliwego rozwoju technologii, euforia w sprawach „samochodów na baterie" nie jest więc wskazana, a ograniczeniem może być już sama ilość wydobywanego litu - dzisiaj jest to 20 000 ton rocznie.

Tekst: Klaus-Ulrich Blumenstock

12