Descoperirea ce ar putea reduce prețul mașinilor electrice. Bateria care se poate încărca în timp record

Un studiu realizat anul trecut de Ipsos a arătat că, pe lângă costuri, pentru multe persoane, bariera în calea achiziționării unui vehicul electric este reprezentată de lipsa stațiilor de încărcare și de durata de viață a bateriei.

Recentele rafale arctice din Statele Unite i-au pus în dificultate pe unii proprietari de vehicule electrice. Temperaturile negative nu sunt bune pentru durata de viață a bateriilor- și, desigur, nici pentru mașinile pe benzină, care se defectează mai frecvent în condiții de îngheț, transmite The Insider.

Un nou studiu realizat de un serviciu norvegian depanare a dezvăluit că mașinile electrice se defectează mai puțin în condiții de frig extrem decât cele alimentate cu combustibili fosili.

Cu toate acestea, preocupările legate de autonomia și longevitatea bateriilor litiu-ion ale vehiculelor electrice rămân un punct de blocaj pentru vânzări.

Constatările oamenilor de știință din SUA reprezintă un obstacol în calea planurilor climatice ale SUA. Mai mult de un sfert din emisiile de gaze cu efect de seră ale țării provin din transporturi și, în acest scop, administrația Biden își propune ca cel puțin jumătate din vânzările de vehicule noi să fie electrice până în 2030. În prezent, vehiculele electrice reprezintă aproximativ 9% din vânzările de autovehicule noi din SUA, potrivit EV Hub, care monitorizează industria.

Dar o descoperire recentă a unei echipe de oameni de știință de la Universitatea Harvard ar putea ajuta la depășirea acestor obstacole. Cercetătorii de la Școala de Inginerie și Științe Aplicate (SEAS) au anunțat la începutul acestei luni că au dezvoltat o nouă baterie „solidă” care poate fi încărcată în timpul necesar pentru a umple un rezervor de benzină și care poate fi repetată de cel puțin 6.000 de ori.

În prezent, vehiculele electrice, laptopurile și alte electronice care au nevoie de stocare de energie, folosesc de obicei baterii litiu-ion într-un design plat și compact de tip „celulă de pungă”.

Dar puterea bateriilor litiu-ion, așa cum a fost demonstrată, nu poate duce mașinile mai mari decât până la un anumit punct. Au existat, de asemenea, dovezi că aceste tipuri de baterii iau foc.

În iunie anul trecut, patru persoane au murit după ce o baterie litiu-ion a luat foc într-un magazin de biciclete electrice din New York și s-a răspândit în apartamentele de deasupra. În decembrie, un incendiu a izbucnit pe un cargo care transporta aproape 2.000 de tone de baterii litiu-ion în largul coastei Alaskăi.

Bateriile cu semiconductori, viitorul mașinilor electrice

Cursa pentru dezvoltarea bateriilor cu semiconductori s-a intensificat în ultimii ani, deoarece tehnologia este considerată în general esențială pentru a stimula trecerea la nivel național de la mașinile pe benzină la cele electrice. Companii precum Volkswagen și Toyota au lucrat la propriile baterii cu semiconductori, urmărind să le introducă în vehicule până la sfârșitul deceniului.

Dr. Xin Li, profesor asociat de știința materialelor la Harvard, a descris bateriile cu stare solidă ca fiind „Sfântul Graal”. Deși la exterior arată asemănător cu modelele litiu-ion, bateriile cu stare solidă înlocuiesc electrolitul lichid, organic, cu un material precum o ceramică de înaltă tehnologie.

„Acesta conduce mai bine decât lichidul și nu este inflamabil, deci este mai sigur”, a declarat Dr. Xin Li pentru The Independent.

Bateria de mărimea unui timbru poștal realizată de echipa de la Harvard a păstrat o capacitate de 80% după 6.000 de cicluri și a arătat performanțe bune la temperaturi scăzute.

Aceasta depășește alte baterii cu stare solidă de pe piață în prezent, au declarat oamenii de știință, după ce au descoperit o nouă modalitate de a o fabrica cu un anod de litiu metalic, care are o capacitate de zece ori mai mare decât anozii de grafit obișnuiți din comerț.

Cu noul lor design multistrat și multimaterial, oamenii de știință de la Harvard au reușit să depășească provocarea majoră a „dendritelor” - structuri asemănătoare unor rădăcini care cresc de la suprafața anodului în electrolit și pot străpunge bariera care separă catodul opus, ducând la scurtcircuitul bateriei sau, mai rău, la incendiu.

Durata lungă de viață a bateriei - echivalentă cu 30 de ani - ar putea reduce dramatic costul unui vehicul electric. 

„Dacă consumatorul cheltuiește mai puțini bani pentru a cumpăra un vehicul electric, acest lucru va impulsiona cu adevărat electrificarea globală”, a declarat Dr. Li.

Capacitatea de a încărca bateria în câteva minute înseamnă, de asemenea, că aceasta are o densitate de energie foarte mare, ceea ce sporește posibilitățile de utilizare a acesteia.

„Nu este vorba doar de vehicule electrice, ar putea fi vorba de avioane electrice care au nevoie de multă energie pentru a decola”, a adăugat el.

Dr. Li a început să lucreze serios la bateriile cu stare solidă când a început să lucreze la Harvard în 2015, după ce a lucrat la MIT, Cal Tech, Penn State și la Universitatea Nanjing din China. „Am avut câteva zeci de proiecte în paralel, dar după câțiva ani, mi-am dat seama de potențialul bateriei cu stare solidă și m-am concentrat mai mult pe ea”, a spus el.

În 2021, el și colegii săi de la Harvard au creat o companie, Adden Energy, pentru a licenția și a extinde tehnologia. O companie auto din SUA a testat deja bateria lor cu stare solidă și a constatat că aceasta are aceleași rezultate pozitive ca și în testele lor interne, a declarat Dr. Li.

„Alte câteva companii auto sunt în curs de testare a bateriilor noastre”, a adăugat el.

Legea Bipartisan Infrastructure Law a guvernului SUA a alocat 6 miliarde de dolari pentru dezvoltarea industriei naționale de materiale, producție și stocare a bateriilor, în contextul în care lumea trece rapid de la combustibilii fosili la electrificare.