Interesujący slajd z prezentacji LG Energy Solution, który pojawił się na koncie Battery Bulletin. Otóż ten drugi największy producent ogniw Li-ion na świecie twierdzi, że wcześniej zdoła wprowadzić na rynek ogniwa ze stałym elektrolitem niż ogniwa bezanodowe, nie mówiąc o krzemowych anodach, które mają być możliwe dopiero od 2030 roku. Dopiero wtedy mają się też pojawić ogniwa solid-state z elektrolitami opartymi na siarczkach – Toyota utrzymuje, że będzie gotowa z masową produkcją co dwa-trzy lata wcześniej.
Plany LG Energy Solution na ogniwa Li-ion
Strategia jest zaskakująca, jeśli przymierzymy ją do potrzeb producentów samochodów elektrycznych oraz kierunku, w którym rozwija się największy producent ogniw Li-ion na świecie, chiński CATL. Największym nieobecnym zestawienia są ogniwa litowo-żelazowo-fosforanowe, czy to w klasycznej wersji, czy w wariancie domieszkowanym manganem (LMFP). LGES obiecywało rozwój w tym kierunku, na ilustracji poniżej go nie ma:
Od 2026 roku firma chce mieć ogniwa wysokoniklowe, czyli zawierające 80-90-i-więcej procent niklu w katodzie z anodami grafitowymi domieszkowanymi krzemem. To dość klasyczna chemia z jednym wyjątkiem: mają być to ogniwa ze stałym elektrolitem opartym na polimerach. Brzmi to tak, jakby LGES mówiło „Dobrze, mrozimy rozwój anod i katod, żeby dać wam stały elektrolit, skoro go tak pragniecie”. Ogniwa mają mieć gęstość powyżej 0,6 kWh/l, co również nie jest niczym szczególnym na tle współczesnych ogniw Li-ion – ale stały elektrolit powinien pozwolić na ładowanie ich znacznie wyższymi mocami niż współcześnie.
Efekt? Samochody elektryczne, w których nie trzeba zmieniać pojemników baterii (w stosunku do tych stosowanych dzisiaj), które mają podobne zasięgi, lecz ładują się dwa razy szybciej.
W 2027 roku producent obiecuje Świętego Graala II tanich ogniw, mianowicie ogniwa litowo-siarkowe (Li-S) z kompozytowymi katodami zawierającymi siarkę i inne stabilizujące ją surowce oraz z metalowymi anodami. Lit jest tani, lekki i dostępny, tak samo siarka, więc ogniwa tego typu mogą posłużyć do konstruowania bardzo tanich pojazdów elektrycznych: riksz, motocykli, również samochodów. Gęstość na poziomie „ponad 0,5 kWh/l” to więcej niż obiecują obecnie ogniwa LMFP:
Strategia rozwoju CATL. H-LxFP to ogniwa domieszkowane manganem, HV to wysokie napięcie, Gr to anoda grafitowa, SiO to anoda z tlenków krzemu (c) CATL
W 2028 roku producent będzie gotowy, żeby zrezygnować z anod grafitowych domieszkowanych krzemem. Pojawią się ogniwa bezanodowe, Li-metal, gdzie anoda będzie budowała się z litu podczas ładowania i znikała, gdy jony zaczną wracać do katody podczas rozładowywania. Przy ogniwach Li-metal stały elektrolit to właściwie obowiązek, ponieważ metaliczny lit tworzy wypustki (dendryty), które prędzej czy później doprowadziłyby do zwarcia i uszkodzenia ogniwa.
Kompletne zaskoczenie jest w 2030 roku. Otóż producent rezygnuje nagle z ogniw Li-metal na rzecz anody zbudowanej z czystego krzemu, co teoretycznie powinno obniżać pojemność ogniwa. Jednocześnie LGES zapowiada wtedy zastosowanie stałych elektrolitów opartych na siarczkach. Elektrolity siarczkowe są dziś najbardziej obiecujące, gdy chodzi o stabilność ogniw, jednak są bardzo wrażliwe na wilgoć. Tym niemniej Toyota planuje ich komercyjne stosowanie już w 2027-28 roku, a drugi największy producent ogniw na świecie – dopiero w 2030 roku i później.
Nota od redakcji Elektrowozu: na tle deklaracji CATL i Toyoty, powyższy slajd przełożony na język szkolny brzmiałby mniej więcej tak: „Najpierw pójdziecie do siódmej klasy, później trzecia liceum z indywidualnym tokiem nauczania z matematyki i fizyki, później… hmm… szósta i pierwsza liceum, a na koniec zrealizujecie materiał z klas IV-V podstawówki i dołożycie sobie coś z pierwszego roku studiów”.
