Trafiła w nasze ręce ciekawa prezentacja, którą podczas konferencji Advanced Automotive Battery Conference (AABC) chwaliła się jednostka badawcza Samsung SDI. Okazuje się, że dla południowokoreańskiego koncernu teraźniejszością są ogniwa z anodami krzemowymi, a firma już od 2014 roku (!) aktywnie testuje ogniwa ze stałymi elektrolitami. I spodziewa się, że wkrótce zadebiutują one na rynku.
Ogniwa Li-ion teraźniejszości, ogniwa Li-ion przyszłości
Spis treści
Prezentację przygotowali pracownicy SAIT (Samsung Advanced Institute of Technology), czyli najbardziej awangardowej jednostki w strukturach Samsung SDI. Samsung SDI sprzedaje obecnie ogniwa o gęstościach 0,55 kWh/l, które pozwalają na osiągnięcie 300 jednostek zasięgu [prawdopodobnie WLTP] w aucie miejskim oraz 500 jednostek w SUV-ie, a więc samochodzie o maksymalnych dopuszczalnych gabarytach.
Samsung SDI dostarcza ogniwa do BMW i… tutaj pojawia się ciekawostka. Zacytowane w dokumencie dane „auta miejskiego” nieźle pasują do BMW i3, z kolei pojemność pojemnika baterii dla „SUV-a” wydaje się być zbliżona do BMW iX3 lub iNext. Wspomniane 300 i 500 jednostek to realnie około 250 i 420 kilometrów – czyżby zatem zasięg BMW iX3 wynosił realnie nieco ponad 400 kilometrów? Porównajmy to z deklaracją producenta:
> Specyfikacja BMW iX3: 210 kW mocy, 400 Nm momentu obrotowego, 74 kWh baterii i „ponad 440 km WLTP”
Pierwszy krok: krzem zamiast grafitu
Centrum badawcze Samsung SDI – a więc jednostka o krok przed działem biznesowym Samsunga SDI – dysponuje obecnie udoskonalonymi technologiami Li-ion oferującymi 0,7 kWh/l, co we współczesnym świecie jest absolutnie szczytowym osiągnięciem. Takie ogniwa, w których grafit zastąpiono krzemem, oferują 370 jednostek w aucie miejskim i 600 jednostek w SUV-ie.
Czytaj: ~310 kilometrów zasięgu w BMW i3 oraz 500 kilometrów zasięgu w SUV-ie wielkości BMW iX3.
> Enevate z gotowymi ogniwami Li-ion z krzemową anodą. Ładowanie szybsze niż tankowanie wodoru
Ogniwa z krzemem zamiast grafitu mają bardzo wysoką gęstość energii na jednostkę masy (3 580 Ah/kg dla krzemu kontra zaledwie 372 Ah/kg dla grafitu), jednak nie są bez wad. Wciskające się w struktury krystaliczne krzemu atomy litu powodują puchnięcie takich ogniw do 280 procent pierwotnej objętości!
Dlatego SAIT aktywnie pracuje nad technologią kolejnej generacji. Ma ona być weryfikowana i stopniowo wprowadzana na rynek od roku 2020. Czyżby zatem nieprzypadkowo premierę BMW iNext zaplanowano właśnie na rok 2021?
Następny krok: ogniwa litowo metalowe ze stałym elektrolitem
Ogniwa, o których mowa, to ogniwa litowo metalowe ze stałym elektrolitem, które startują od 0,8 kWh/l, a obiecują 0,9 kWh/l i więcej. Takie ogniwa zastosowane w BMW i3 pozwoliłyby na pokonanie 360-420 kilometrów, w zależności od zastosowanej technologii. W BMW iX3 (oraz BMW iNext?) – 580-670 kilometrów na jednym ładowaniu.
Testowane w tej chwili przez Instytut ogniwa są w stanie utrzymać 90 procent pojemności po 1 000 cykli ładowania przy ładowaniu/rozładowywaniu z mocą 0,5 C, czyli wynoszącą połowę pojemności baterii. Są one też całkowicie bezpieczne, nie ma w nich palnych elektrolitów i nie dochodzi do ich zapłonu przy uszkodzeniu struktury.
> Tesla składa wniosek patentowy na nowe ogniwa NMC. Miliony kilometrów przebiegu i znikoma degradacja
Nota od redakcji: warto podkreślić, że mówimy tutaj o obliczeniach naukowców, którzy zajmują się konstruowaniem ogniw nowej generacji, a nie o firmie zapowiadającej kolejnego „Tesla-killera”.
Nota od redakcji 2: prezentacja ma podpis „confidential” (pol. poufne), więc nie możemy jej tutaj zaprezentować.
Zdjęcie otwierające: ogniwa prostopadłościenne Samsung SDI, które są obecnie w ofercie firmy. W prawym dolnym rogu – ogniwo litowo metalowe ze stałym elektrolitem, które skonstruowano już w roku 2018. Gęstość energii objętościowa: 0,921 kWh/l, gęstość energii grawimetryczna: 0,427 kWh/kg (c) Samsung SDI
