Maşini electrice cu autonomie de peste 800 kilometri, posibile cu o nouă tehnologie pentru acumulatori

Samsung a dezvoltat un nou tip de acumulator fără electroliţi în stare lichidă, mai stabil şi compact decât soluţiile Li-ion convenţionale.

În timp ce acumulatorii Li-ion folosiţi cu actuala generaţie de vehicule electrice sunt asamblaţi în celule individuale de formă cilindrică, irosind mare parte din spaţiul disponibil în compartimentul bateriei, soluţia solid-state propusă de Samsung poate folosi întreg spaţiul disponibil, crescând semnificativ capacitatea de stocare a energiei instalabilă la bordul maşinilor electrice.

În plus, acumulatorii solid-state promit să fie mai stabili şi durabili în timp, posibil, depăşind durata de viaţă a vehiculului pe care îl alimentează.

Bateriile tradiţionale Li-ion se bazează pe electroliţi lichizi. Ionii de litiu se deplasează de la electrodul negativ din baterie, prin acel electrolit, sore a fi colectaţi de electrodul pozitiv. În urma acestui proces este generată electricitate, care poate fi utilizată pentru alimentarea vehiculului. Problema este că tehnologiile actuale şi-au cam atins limitele în ce priveşte densitatea de stocare a energiei. Asta înseamnă că, dacă doreşti un vehicul electric cu o autonomie mai mare, producătorul trebuie să se instaleze şi mai multe celule Li-Ion pentru a obţine acest rezultat. De la un punct, compromisul creşterii greutăţii şi a spaţiului ocupat începe să eclipseze avantajele, maşina devenind prea scumpă, voluminoasă şi ineficientă în deplasare.

Există şi o altă problemă cu electroliţii lichizi, şi anume siguranţa. Orice celulă Li-Ion defectată subit sau perforată în caz de accident poate face întreaga baterie să ia foc şi, eventual, să explodeze. Aceasta este o problemă cu care Samsung s-a confruntat în mod direct cu celebrul Galaxy Note 7, al cărui acumulator de calitate nu tocmai bună şi instalat într-o carcasă prea strâmtă era predispus la incendiere spontană.

În schimb, bateriile solid-state folosesc electroliţi solizi, cu risc de accidente mult redus. Soluţia vine însă cu o provocare nouă. În mod obişnuit, acestea au fost fabricate cu anozi din litiu metalic în locul electrolitului lichid, o soluţie care predispune la apariţia dendritelor – excrescenţe pe anodul bateriei asemănătoare acelor care duc la scurt-circuitarea şi distrugerea acumulatorului.

Soluţia dezvoltată de Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) şi Samsung R&D Institute Japan (SRJ) foloseşte un învelit diferit pentru anod, luând forma unui strat de aproximativ 5 micrometri grosime din argint-carbon (Ag-C). În ciuda cantităţii foarte mici de argint folosită, bariera creată este suficientă pentru a bloca apariţia dendritelor. Anozii astfel obţinuţi pot fi mai subţiri şi împachetaţi mai dens, fapt ce permite creşterea densităţii de înmagazinare a energiei până la 900 Wh/L, comparat cu 250-670 Wh/L la acumulatori Li-ion obişnuiţi.

Chiar şi la stadiul de prototip, celulele cu litiu de tip solid-state dezvoltate de Samsung sunt cu aproximativ 50% mai mici în volum decât o baterie convenţională cu litiu-ion. Asta însemnă că o maşină electrică ar putea fi echipată cu un acumulator suficient de generos pentru a oferi autonomie comparabilă unei maşini cu motor termic, limita practică urcând la peste 800km autonomie.

Alternativ, putem avea maşini electrice cu dimensiuni şi greutate comparabilă celor echipate cu motoare termice şi rezervor de combustibil, mai ieftin de produs şi mai eficiente în folosirea energiei disponibilă (greutatea redusă permite un consum diminuat de energie la deplasare şi prin urmare, acoperirea unei distanţe mai mari).