Hyundai i Kia chcą mieć baterie LFP o gęstości energii 0,3 kWh/kg. Nawet Chiny jeszcze do takich nie doszły

Hyundai, Kia, Hyundai Steel i producent materiałów katodowych, EcoPro Bm, połączyły siły, by opracować nowe katody a następnie całe baterie Li-ion z chemią litowo-żelazowo-fosforanową. Do końca 2025 roku firmy chciałyby osiągnąć gęstości energii, które dziś charakterystyczne są dla najlepszych ogniw Li-ion, ale z katodami opartymi na niklu (NCx). Dodajmy jednak, że nawet liderzy w branży, firmy z Chin, są dziś w okolicy co najwyżej 0,21-0,24 kWh/kg i nie jest jasne, czy w tej dekadzie zdołają dotrzeć z LFP do 0,3 kWh/kg.

Korea Południowa chce wyskoczyć z LFP

Zacznijmy od drobnego wstępu teoretycznego: katody i anody ogniw Li-ion to wielkie trójwymiarowe siatki, między którymi jony litu wędrują w trakcie ładowania (katoda -> anoda) i rozładowywania (anoda -> katoda; patrz pierwsza ilustracja np. TUTAJ). W katodach NCx trójwymiarową siatkę tworzą wiązania między niklem, kobaltem i manganem lub glinem, w ogniwach LFP nikiel-kobalt-mangan zostaje podmieniony na fosforan litu żelaza.

Schemat typowego ogniwa Li-ion z katodą (zielone kropki) i anodą (czarne kropki) obok schematu ogniwa Li-metal (bez anody) (c) SES

Z racji fizycznych właściwości ostatniego związku, w katodach LFP mieści się nieco mniej litu, dlatego ich gęstości energii są niższe. Jeśli zatem Hyundai-Kia chcą mieć ogniwa LFP o gęstości takiej, jaką dają ogniwa NCx, muszą zdecydować się na domieszkowanie katod manganem (dodatkowe „uchwyty” dla jonów litu) oraz anody o możliwie dużych pojemnościach, czyli domieszkowane krzemem. Brzmi to prosto, jednak firmy z Chin, które od lat specjalizują się w chemii LFP, dopiero niedawno przeskoczyły 0,2 kWh/kg i powoli pną się do góry. Hyundai-Kia planują je wyprzedzić w ciągu zaledwie roku (źródło); dodajmy, że termin ostatecznej premiery nowych baterii już raz zmieniono z przełomu 2023/24 właśnie na koniec roku 2025.

Nowe baterie LFP mają być stosowane w samochodach elektrycznych przystępnych cenowo oraz ze średniej półki. Chemia niklowa – jako oferująca wyższe gęstości energii, ale droższa – będzie stosowana w elektrykach droższych z największymi zasięgami. Hyundai, jeden z członków konsorcjum, pracuje również nad nią, zaplanował nawet stworzenie „przystępnych cenowo ogniw NCM” do roku 2030.

Prace nad ogniwami LFP w południowokoreańskich koncernach motoryzacyjnych są o tyle zaskakujące, że dotychczas przedsiębiorstwa polegały raczej na zewnętrznych dostawcach (Samsung SDI, LG En Sol). Ci są w oczywisty sposób zapóźnieni w stosunku do producentów z Chin (np. CATL, BYD), lecz na zmianę to ogłaszają, to cichną w kontekście ogniw litowo-żelazowo-fosforanowych.