Daimler zaprezentował Mercedesa eCitaro G, pierwszy autobus elektryczny na świecie, który może zostać wyposażony w „potężne ogniwa NMC” albo, uwaga, „opcjonalne baterie ze stałym elektrolitem”. Obok niego w ofercie pojawia się też nowy Mercedes eCitaro, wariant bezprzegubowy – ale ten tylko bateriami bazującymi na ogniwach NMC.
NMC = ogniwa Li-ion z katodami [litowo-] niklowo-manganowo-kobaltowymi.
Baterie ze stałym elektrolitem w frapującym komunikacie Daimlera
Spis treści
Intensywne prace nad ogniwami Li-ion ze stałym elektrolitem toczą się od dobrych kilkunastu lat i chyba mało kto spodziewał się, że ta technologia trafi najpierw do autobusów.
Komunikat producenta jest dość zagadkowy, ponieważ mówi się w nim o bateriach litowo-polimerowych, które „zawierają elektrolit w postaci stałej (jako polimer) zamiast typowej cieczy”. Tymczasem w ogniwach Li-ion już od dawna stosuje się polimerowe gąbki nasączone ciekłymi elektrolitami, które faktycznie sprawiają wrażenie ciał stałych – ale dotychczas NIE mówiło się o nich jako o ogniwach ze stałym elektrolitem.
Daimler stosuje inną narrację.
„Ogniwa ze stałym elektrolitem, bo elektrolit jest w stałym polimerze”
Anoda w ogniwach ze stałym elektrolitem, które zastosowano w modelu eCitaro G, wykonana jest z grafitu z litem, katoda z kolei jest litowo-żelazowo-fosforanowa (źródło). Taki zestaw sugeruje, że mamy do czynienia z typowymi ogniwami LiFePO4. Tylko że…
Otóż ogniwa solid-state zastosowane w autobusach Mercedesa mają „gęstość energii o 25 procent wyższą niż nadchodząca generacja ogniw Li-ion z ciekłym elektrolitem”. Mimo wyższej gęstości energii zbudowane z nich baterie „mają wyższą objętość i dlatego nie mogą zostać wymienione na baterie bazujące na ogniwach NMC”.
80 stopni Celsjusza jako temperatura pracy
I teraz najważniejsza informacja: Daimler zdradza, że ogniwa wymagają do pracy 80 stopni Celsjusza, która to temperatura powstaje wyłącznie w trakcie ich pracy. Dodatkowe elementy grzejne stosowane są tylko w trakcie postojów. Łatwo się domyślić, że mamy do czynienia albo z oporowymi grzałkami, albo też – tutaj już strzelamy – spalinową nagrzewnicą.
Jeśli chodzi o pojemności, to składają się one z siedmiu osobnych zestawów o pojemności 63 kWh, co daje w sumie 441 kWh. Taka ilość energii powinna przełożyć się na zasięg wynoszący do 220 kilometrów w korzystnych warunkach. Zimą, przy aktywnym ogrzewaniu – na 170 kilometrów.
Zamiast solid-state można wybrać też NMC lub NMC nowej generacji
Minusem ogniw solid-state zastosowanych w autobusach jest wspomniana już większa objętość oraz moc ładowania, która wynosi maksymalnie 80 kW. Dlatego Daimler proponuje wersję z klasycznymi ogniwami Li-ion z katodami NMC. Lub ich nową „potężną” generację, która z tej samej wielkości akumulatorów osiąga 396 zamiast dotychczasowych 288 kWh pojemności.
Baterie NMC stosowane są w 18-metrowym przegubowym eCitaro G oraz w bezprzegubowym 12-metrowym eCitaro, podczas gdy ogniwa solid-state pojawiły się tylko w eCitaro G. W przeciwieństwie do akumulatorów ze stałym elektrolitem mogą być ładowane mocami do 150 kW, a wkrótce do 300 kW dzięki pantografom.
Autobusy z ogniwami solid-state mają być dostarczane do odbiorców jeszcze w tym roku. Nowa, „potężniejsza generacja” baterii NMC pojawi się w sprzedaży w roku 2021. W 2022 roku do autobusów mają zawitać ogniwa paliwowe.
Nota od redakcji www.elektrowoz.pl: choć zwykle tego nie robimy, tym razem sporą część informacji zamieszczaliśmy jako dosłowne cytaty. Wynikająca z komunikatu większa objętość baterii solid-state nie pasuje do wyższej gęstości, chyba że porównujemy je do najprostszych ogniw Li-ion, w których elektrolity faktycznie są ciekłe.
Uznalibyśmy, że mamy do czynienia ze zręczną grą słów i klasycznymi ogniwami litowo-żelazowo-fosforanowymi, ze względu na niedawny przetarg w Hamburgu, gdyby nie temperatura pracy wynosząca 80 stopni Celsjusza, która faktycznie może wskazywać na ogniwa solid-state. Tylko jakie ogniwa mają tak wysokie opory wewnętrzne, żeby podczas normalnej pracy wygenerować aż 80 stopni Celsjusza?
A może są one podgrzewane przez grzałki oporowe? Czy jednak taki wydatek energetyczny się opłaca?
Podsumowując: jeśli przyjmiemy, że ogniwem ze stałym elektrolitem jest ogniwo, w którym elektrolit ma formę polimerowej gąbki lub żelu, to ogniwa ze stałym elektrolitem mamy już od ponad dwudziestu lat. Jednak świat nauki za stały elektrolit uważa elektrolit będący ciałem stałym. Nie słyszeliśmy dotychczas o komercjalizacji ogniw LiFePO4 (ani żadnych innych) z całkowicie stałym elektrolitem, a tymczasem Daimler wydaje się opisywać dokładnie taki produkt.
> Solid Power: Możemy zacząć sprzedawać ogniwa solid-state w 2021. W samochodach? W 2026-2027 roku
