THEPOWERGAME
Στην ερώτηση τι θέλουν περισσότερο από ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο, πολλοί οδηγοί αναφέρουν τρία πράγματα: μεγάλη αυτονομία, σύντομο χρόνο φόρτισης και ανταγωνιστική τιμή σε σχέση με ένα όχημα με παρόμοιο εξοπλισμό και κινητήρα εσωτερικής καύσης. Για να βοηθήσουν στην επίτευξη αυτών των στόχων, οι κατασκευαστές αυτοκινήτων αναζητούν τρόπους αντικατάστασης των παραδοσιακών μπαταριών ιόντων λιθίου (Li-ion), που τροφοδοτούν τα περισσότερα σύγχρονα ηλεκτρικά οχήματα, με πιο προηγμένες εκδόσεις στερεάς κατάστασης. Αυτοί οι νέοι τύποι υπερ-μπαταριών υπόσχονται εδώ και καιρό ταχύτερη φόρτιση και πολύ μεγαλύτερη αυτονομία. Τελικά, έπειτα από χρόνια τεχνικών προβλημάτων, οι προσπάθειες για την κατασκευή τους αποδίδουν καρπούς, με τις πρώτες μπαταρίες ιόντων λιθίου στερεάς κατάστασης να αναμένεται να μπουν στην παραγωγή μέσα στα επόμενα χρόνια.
Η Toyota, η μεγαλύτερη αυτοκινητοβιομηχανία στον κόσμο, άρχισε να εξετάζει μπαταρίες στερεάς κατάστασης το 2012. Με την πάροδο των ετών σκόπευε, μάλιστα, να παρουσιάσει λειτουργικά πρωτότυπα, αν και ελάχιστα έχουν εμφανιστεί. Ωστόσο, η εταιρεία ανακοίνωσε πρόσφατα ότι έκανε μια «τεχνολογική ανακάλυψη» και σκοπεύει να ξεκινήσει την κατασκευή μιας μπαταρίας στερεάς κατάστασης από το 2027. Η Toyota ισχυρίζεται ότι η νέα της μπαταρία θα παρέχει στα ηλεκτρικά οχήματα αυτονομία περίπου 1.200 χιλιομέτρων (746 μιλίων), δηλαδή σχεδόν διπλάσια σε σχέση με πολλά υπάρχοντα μοντέλα, ενώ θα μπορεί να επαναφορτιστεί σε περίπου δέκα λεπτά.
Ηλεκτροκίνηση
Η Toyota δεν είναι η μόνη. Παρόμοιες επιδόσεις υπόσχονται και άλλοι παραγωγοί που αναπτύσσουν μπαταρίες ιόντων λιθίου στερεάς κατάστασης. Η Nissan, για παράδειγμα, ετοιμάζει ένα πιλοτικό εργοστάσιο στη Γιοκοχάμα, που το επόμενο έτος θα αρχίσει να κατασκευάζει δοκιμαστικές εκδόσεις. Ένα παρόμοιο εργοστάσιο σχεδιάζει η BMW στη Γερμανία, σε συνεργασία με τη Solid Power, μια εταιρεία ανάπτυξης μπαταριών με έδρα το Κολοράντο. Η QuantumScape, μια νεοσύστατη επιχείρηση της Silicon Valley, έχει αρχίσει να στέλνει πρωτότυπα μπαταριών στερεάς κατάστασης στη Volkswagen, την κύρια χρηματοδότριά της.
Δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι η ανάπτυξη μιας μπαταρίας στερεάς κατάστασης πήρε τόσο πολύ χρόνο. Το να λειτουργήσει ένας νέος τύπος μπαταρίας σε ένα εργαστήριο είναι ένα πράγμα, αλλά η μαζική παραγωγή εκατομμυρίων σε ένα εργοστάσιο είναι δύσκολη υπόθεση. Αν και εφευρέθηκαν στα τέλη της δεκαετίας του 1970, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου δεν εμπορευματοποιήθηκαν πλήρως, παρά στις αρχές της δεκαετίας του 1990, αρχικά για φορητές ηλεκτρονικές συσκευές, όπως φορητοί υπολογιστές και κινητά τηλέφωνα, και στη συνέχεια ως μεγαλύτερες εκδόσεις, που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την τροφοδοσία μιας νέας γενιάς ηλεκτρικών οχημάτων.
Τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα υπάρχουν από τις απαρχές της αυτοκίνησης. Η Clara Ford προτιμούσε περισσότερο το Detroit Electric του 1914 από τα βενζινοκίνητα οχήματα που κατασκεύαζε ο σύζυγός της, Henry. Όμως αυτά τα πρώιμα ηλεκτρικά οχήματα, καθώς και άλλα που εμφανίστηκαν τα επόμενα χρόνια, τροφοδοτούνταν σε μεγάλο βαθμό από δεκάδες βαριές μπαταρίες μολύβδου-οξέος, οι οποίες ήταν ακριβές, προσέφεραν περιορισμένη αυτονομία και εξελίσσονταν με ρυθμούς χελώνας. Η ελαφριά και ικανή να αποθηκεύει μεγάλο φορτίο μπαταρία ιόντων λιθίου μείωσε το κόστος και αύξησε την αυτονομία (βλ. διάγραμμα 1), δίνοντας τη δυνατότητα στην ηλεκτροκίνηση να μπει επιτέλους σοβαρά στις μεταφορές. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου στερεάς κατάστασης μπορούν να μετασχηματιστούν περαιτέρω.
Οι κατασκευαστές αυτοκινήτων αρχικά θεώρησαν τις κυψέλες στερεάς κατάστασης ελκυστικές για λόγους ασφάλειας, επειδή, όσο ισχυρές και αν είναι, οι παραδοσιακές κυψέλες ιόντων λιθίου ενέχουν κινδύνους. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι περιέχουν υγρό ηλεκτρολύτη, ο οποίος συνήθως αποτελείται από οργανικούς διαλύτες, οι οποίοι είναι εξαιρετικά εύφλεκτοι. Ως εκ τούτου, εάν μια μπαταρία ιόντων λιθίου υποστεί ζημιά, κάτι που μπορεί να συμβεί σε ατύχημα, ή εάν υπερθερμανθεί κατά την επαναφόρτιση, μπορεί να εκραγεί και να πάρει φωτιά. Η χρήση ενός μη εύφλεκτου, στερεού ηλεκτρολύτη αποτρέπει αυτόν τον κίνδυνο. Οι στερεοί ηλεκτρολύτες μπορούν να κατασκευαστούν από διάφορες χημικές ουσίες, συμπεριλαμβανομένων των πολυμερών και των κεραμικών. Αλλά ακόμα και η Toyota, μετρ της μαζικής παραγωγής, αρχικά δυσκολεύτηκε να κάνει τις κυψέλες στερεάς κατάστασης να λειτουργούν αποτελεσματικά για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Από μόνος του, ένας στερεός ηλεκτρολύτης δεν βελτιώνει απαραίτητα την απόδοση της μπαταρίας, αλλά επιτρέπει τον επανασχεδιασμό της μπαταρίας ιόντων λιθίου, για παράδειγμα, ώστε να μπορεί να γίνει ακόμα μικρότερη και ελαφρύτερη, και έτσι να χωράει περισσότερη ενέργεια σε λιγότερο χώρο. Επιτρέπει επίσης στους μηχανικούς να διευρύνουν το φάσμα των υλικών που μπορούν να χρησιμοποιήσουν για την παραγωγή μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου και να πειράξουν τον τρόπο λειτουργίας της.
Παρά τη εκρηκτική τους φύση, οι ηλεκτρολύτες έχουν λόγο που χρησιμοποιούνται σε υγρή μορφή. Τα ιόντα είναι φορτισμένα σωματίδια και δημιουργούνται σε ένα από τα ηλεκτρόδια της μπαταρίας, την κάθοδο, όταν το στοιχείο φορτίζεται, προκαλώντας την αφαίρεση ηλεκτρονίων από τα άτομα λιθίου (βλ. διάγραμμα 2). Ο ηλεκτρολύτης παρέχει το μέσο μέσω του οποίου τα ιόντα μεταναστεύουν σε ένα δεύτερο ηλεκτρόδιο, την άνοδο. Καθώς το κάνουν αυτό, τα ιόντα περνούν μέσα από έναν πορώδη διαχωριστή, που κρατάει τα ηλεκτρόδια χωριστά για να αποτρέψει το βραχυκύκλωμα. Τα ηλεκτρόνια που δημιουργούνται στην κάθοδο, εν τω μεταξύ, ταξιδεύουν προς την άνοδο κατά μήκος των καλωδίων του εξωτερικού κυκλώματος φόρτισης. Τα ιόντα και τα ηλεκτρόνια επανενώνονται στην άνοδο, όπου αποθηκεύονται. Όταν η μπαταρία αποφορτίζεται, η διαδικασία αντιστρέφεται, με τα ηλεκτρόνια στο κύκλωμα να τροφοδοτούν μια συσκευή -η οποία στην περίπτωση ενός ηλεκτρικού οχήματος είναι ο ηλεκτροκινητήρας του.
Το μέσο έχει αξία
Για να λειτουργήσουν όλα αυτά αποτελεσματικά, τα ιόντα πρέπει να μετακινούνται εύκολα μεταξύ ηλεκτρολύτη και ηλεκτροδίων. Τα ηλεκτρόδια είναι επικαλυμμένα με διάφορα υλικά, με τη μορφή στρωμάτων μικροσκοπικών σωματιδίων. Καθώς ο υγρός ηλεκτρολύτης σε μια παραδοσιακή μπαταρία ιόντων λιθίου μπορεί να ρέει μέσα σε αυτά τα στρώματα και να βυθίζει τα σωματίδια, δημιουργείται μια μεγάλη επιφάνεια μέσω της οποίας μπορούν να περάσουν τα ιόντα. Ένας στερεός ηλεκτρολύτης δεν μπορεί να ρέει σε όλες τις γωνίες και τις σχισμές, οπότε πρέπει να συμπιέζεται δυνατά πάνω στα ηλεκτρόδια για να υπάρχει καλή επαφή. Κάτι τέτοιο κατά την κατασκευή της μπαταρίας, ωστόσο, μπορεί να προκαλέσει ζημιά στα ηλεκτρόδια. Η επίλυση αυτού του λεγόμενου προβλήματος αγωγιμότητας είναι μία από τις κύριες τεχνικές προκλήσεις στην κατασκευή μπαταριών στερεάς κατάστασης, λέει ο Mathias Miedreich, το αφεντικό της Umicore, μιας εταιρείας με έδρα τις Βρυξέλλες, που προμηθεύει υλικά μπαταριών.
Παρά τα αρχικά τους προβλήματα, τον τελευταίο χρόνο οι ιαπωνικές αυτοκινητοβιομηχανίες έχουν σημειώσει μεγάλη πρόοδο όσον αφορά τον τρόπο κατασκευής μπαταριών ιόντων λιθίου στερεάς κατάστασης σε κλίμακα, λέει ο κ. Miedreich. Έχοντας μείνει λίγο πίσω στο λανσάρισμα των ηλεκτρικών αυτοκινήτων, πιστεύει ότι σκοπεύουν να χρησιμοποιήσουν αυτές τις νέες μπαταρίες για να ξεπεράσουν τους ανταγωνιστές τους. Ίσως, αλλά η κούρσα για την κατασκευή μιας υπερμπαταρίας δεν πρόκειται να λήξει σύντομα, και όχι μόνο επειδή οι ανταγωνιστές προέχονται από διαφορετικούς χώρους.
Ορισμένες μπαταρίες στερεάς κατάστασης κυκλοφορούν ήδη στην αγορά. Για παράδειγμα, η Blue Solutions, μια γαλλική εταιρεία που ανήκει στον γιγαντιαίο όμιλο Bolloré, παράγει μια μπαταρία που περιέχει ένα πολυμερές ως ηλεκτρολύτη. Καθώς αυτό απαιτεί υψηλή θερμοκρασία λειτουργίας, η μπαταρία είναι καταλληλότερη για οχήματα που, αφού η μπαταρία θερμανθεί, παραμένουν σε συνεχή χρήση. Έτσι, χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία ηλεκτρικών λεωφορείων.
Άλλες είναι κάτι σαν ενδιάμεσο βήμα, καθώς περιέχουν ακόμα μικρές ποσότητες υγρού ηλεκτρολύτη για λόγους αγωγιμότητας. Πολλοί από τους Κινέζους κατασκευαστές μπαταριών που κυριαρχούν στην αγορά εργάζονται σε ημιστερεές εκδόσεις. Η Contemporary Amperex Technology (CATL), μια κινεζική εταιρεία που κατασκευάζει περισσότερο από το ένα τρίτο των μπαταριών ηλεκτρικών οχημάτων στον κόσμο, μετρούμενη με βάση τη συνολική χωρητικότητά τους, λέει ότι θα μπορούσε να ξεκινήσει αργότερα φέτος την παραγωγή μιας ημιστερεάς έκδοσης που αποκαλεί «συμπυκνωμένη» μπαταρία. Η εταιρεία ισχυρίζεται ότι αυτή θα έχει όχι μόνο υψηλό επίπεδο ασφάλειας, αλλά και μεγάλη χωρητικότητα αποθήκευσης.
Η χωρητικότητα μιας μπαταρίας μπορεί να μετρηθεί με βάση την ειδική της ενέργεια, η οποία είναι η ποσότητα ενέργειας που μπορεί να αποθηκευτεί ανά βάρος. Σύμφωνα με την CATL, η συμπυκνωμένη μπαταρία της θα μπορεί να αποθηκεύσει έως και 500 βατώρες ανά κιλό (wh/kg). Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου με υγρούς ηλεκτρολύτες με τις υψηλότερες επιδόσεις που διατίθενται σήμερα στην αγορά τείνουν να φτάνουν περίπου στις 300wh/kg. Οι πλήρως στερεάς κατάστασης μπαταρίες θα μπορούσαν να φτάσουν τις 600wh/kg ή και περισσότερο. Εκτός από την αύξηση των επιδόσεων των ηλεκτρικών οχημάτων στον δρόμο, οι μπαταρίες τέτοιας ισχύος και ελαφρότητας θα επεκτείνουν επίσης σημαντικά την αυτονομία των μικρών αεροταξί κάθετης απογείωσης και προσγείωσης, που βρίσκονται ένα βήμα πριν από την πιστοποίηση της πτητικής τους ικανότητας.
Η χωρητικότητα, ωστόσο, είναι μόνο ένα χαρακτηριστικό μιας μπαταρίας. Το πόσο γρήγορα μπορεί να αποδώσει την ενέργειά της, πόσο θα διαρκέσει και πόσο θα κοστίσει, είναι εξίσου σημαντικά. Ωστόσο, η επίλυση αυτών των ζητημάτων προϋποθέτει συμβιβασμούς. Η αύξηση της ποσότητας ενέργειας που μπορεί να αποθηκευτεί, για παράδειγμα, είναι πιθανό να αυξήσει το κόστος, αν απαιτείται περισσότερο λίθιο. Επιπλέον, η τακτική ταχεία φόρτιση μπορεί να μειώσει τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Το κόλπο για την επίτευξη της σωστής ισορροπίας εξαρτάται από τα υλικά της μπαταρίας που επιλέγονται.
Υλικά ζητήματα
Ας δούμε κατ’ αρχάς την κάθοδο, το πιο ακριβό εξάρτημα σε μια μπαταρία ιόντων λιθίου. Θεωρητικά, οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης είναι αρκετά αδιάφορες ως προς τον τύπο που θα χρησιμοποιήσουν. Οι δύο πιο κοινές ποικιλίες καθόδου είναι οι λεγόμενες NMCs, οι οποίες περιέχουν επιστρώσεις λιθίου μαζί με διάφορες αναλογίες νικελίου, μαγγανίου και κοβαλτίου, και οι LFPs, οι οποίες κατασκευάζονται από μείγμα φωσφορικού σιδήρου λιθίου. Αποφεύγοντας τη χρήση ακριβού νικελίου και κοβαλτίου, οι LFPs γίνονται όλο και πιο δημοφιλείς. Αποτελούν ιδιαίτερη κινεζική σπεσιαλιτέ, αλλά με χαμηλότερη αποθηκευτική ικανότητα από τις NMCs, και τείνουν να χρησιμοποιούνται σε οχήματα που δεν απαιτούν υψηλό επίπεδο επιδόσεων.
Με εκατοντάδες εργαστήρια σε όλο τον κόσμο να δουλεύουν με νέα υλικά μπαταριών, είναι βέβαιο ότι θα εμφανιστούν κι άλλοι τύποι καθόδων. Η Umicore, για παράδειγμα, έχει συνεργαστεί με την Idemitsu Kosan, μια ιαπωνική εταιρεία παραγωγής ηλεκτρολυτών, για να αναπτύξει έναν τύπο υλικού που ονομάζεται καθολίτης, ο οποίος συνδυάζει χημικές ουσίες της καθόδου με έναν στερεό ηλεκτρολύτη για να σχηματίσει ένα ενιαίο στρώμα. Εάν λειτουργήσει, η κατασκευή μπαταριών θα καταστεί απλούστερη. Οι επιστήμονες δοκιμάζουν επίσης τη χρήση νατρίου αντί για λίθιο ως πηγή ιόντων στη μπαταρία. Το νάτριο είναι άφθονο και φθηνό, αν και το λίθιο, ως το ελαφρύτερο μέταλλο απ’ όλα, θα εξακολουθήσει να έχει το προβάδισμα σε ορισμένες εφαρμογές μεταφορών.
Όσον αφορά την άνοδο, υπάρχουν κι εδώ αλλαγές σε εξέλιξη. Επί του παρόντος, οι περισσότερες κατασκευάζονται από γραφίτη, μια καθαρή μορφή άνθρακα που εξάγεται από ελάχιστα ορυχεία, κυρίως στη Μοζαμβίκη ή την Κίνα, ή παράγονται συνθετικά σε πετροχημικά εργοστάσια με διεργασίες έντασης άνθρακα. Επειδή ο στερεός ηλεκτρολύτης μειώνει τον κίνδυνο ανεπιθύμητων αντιδράσεων, μπορούν να χρησιμοποιηθούν υλικά όπως το πυρίτιο και ορισμένα μέταλλα, ιδίως το λίθιο στη μεταλλική του μορφή. Αυτά μπορούν να αποθηκεύσουν περισσότερη ενέργεια σε λιγότερο χώρο από τον γραφίτη, γεγονός που επιτρέπει την κατασκευή μικρότερων και ελαφρύτερων μπαταριών και, επιπλέον, εξοικονομείται χώρος επειδή ένας στερεός ηλεκτρολύτης μπορεί να λειτουργήσει και ως διαχωριστής.
Ορισμένες μπαταρίες στερεάς κατάστασης θα είναι «χωρίς άνοδο» (φαίνεται επίσης στο διάγραμμα 2). Η QuantumScape κινείται προς αυτήν την κατεύθυνση. Χρησιμοποιεί ένα ιδιόκτητο κεραμικό, που λειτουργεί τόσο ως διαχωριστής όσο και ως ηλεκτρολύτης και το οποίο τοποθετείται μεταξύ μιας καθόδου και ενός μεταλλικού φύλλου. Όταν η μπαταρία φορτίζεται, τα ιόντα λιθίου μεταναστεύουν μέσω του στερεού ηλεκτρολύτη και συσσωρεύονται στο φύλλο, επιμεταλλώνοντάς το ουσιαστικά με λίθιο για να σχηματίσουν μια λειτουργική άνοδο. Όταν η μπαταρία αποφορτίζεται, τα ιόντα μεταναστεύουν πίσω και η άνοδος συρρικνώνεται.
Ο σχηματισμός μιας ανόδου με αυτόν τον τρόπο σημαίνει ότι η μπαταρία διαστέλλεται και συστέλλεται. Αυτό συμβαίνει και στις παραδοσιακές κυψέλες ιόντων λιθίου, κατά περίπου 4% περίπου, σε σύγκριση με περίπου 15% σε μια κυψέλη της QuantumScape, λέει ο Tim Holme, συνιδρυτής της εταιρείας. Η κίνηση αυτή λαμβάνεται υπόψη στη συσκευασία των κυψελών, οι οποίες στοιβάζονται σε στρώματα για να σχηματίσουν τις μονάδες που αποτελούν μια πλήρη μπαταρία ηλεκτρικού οχήματος.
Εκτός από μεγάλη εμβέλεια και γρήγορο χρόνο φόρτισης, η QuantumScape λέει ότι η μπαταρία της θα έχει παράλληλα εκτεταμένη «διάρκεια ζωής». Αυτό είναι το μέτρο για το πόσες φορές μπορεί να φορτιστεί και να αποφορτιστεί πριν η χωρητικότητα της μπαταρίας υποβαθμιστεί κάτω από το 90% και το επίπεδο των επιδόσεών της αρχίσει να πέφτει. Η μπαταρία της QuantumScape θα πρέπει να είναι καλή για τουλάχιστον 800 κύκλους, λέει ο Dr Holme. Έτσι, αν κάθε φόρτιση παρέχει μόνο μια μέση εμβέλεια περίπου 500 χιλιομέτρων, θα εξακολουθούσε να δίνει σε μια μπαταρία μια διάρκεια ζωής περίπου 400.000 χιλιομέτρων -κάτι που είναι καλό για κάθε όχημα. Επειδή είναι κεραμικό, ο διαχωριστής της μπαταρίας αντιστέκεται επίσης στον σχηματισμό δενδριτών, προσθέτει ο Dr Holme. Οι δενδρίτες είναι μεταλλικές μικροδομές που μοιάζουν με δάχτυλα και μπορούν να αναπτυχθούν μέσα σε έναν υγρό ηλεκτρολύτη και να προκαλέσουν βραχυκύκλωμα. Οι ημιστερεές μπαταρίες, συμπεριλαμβανομένης της συμπυκνωμένης ποικιλίας, θα μπορούσαν με τη σειρά τους να είναι ευάλωτες σε αυτό.
Στη γραμμή παραγωγής
Το πόσο καλές θα είναι αυτές οι νέες μπαταρίες δεν θα είναι πραγματικά γνωστό μέχρι να φτάσουν στα αυτοκίνητα και να δοκιμαστούν στη πράξη όσα ισχυρίζονται οι κατασκευαστές. Η διαφημιζόμενη αυτονομία των υφιστάμενων ηλεκτρικών οχημάτων μπορεί να είναι ανέφικτη σε πραγματικές συνθήκες οδήγησης. Οι πρώτες ημιστερεές μπαταρίες αναμένεται να εμφανιστούν στα αυτοκίνητα το 2025-26, λέει η Xiaoxi He της IDTechEx, μιας εταιρείας αναλυτών. Αναμένει ότι οι πρώτες πλήρως στερεές εκδόσεις, όπως αυτές που αναπτύσσονται από την Toyota και άλλους, θα εμφανιστούν το 2028.
Στην αρχή οι αριθμοί θα είναι μικροί, καθώς οι εταιρείες θα ξεκινήσουν δοκιμαστική παραγωγή πριν επενδύσουν δισεκατομμύρια δολάρια στη μετατροπή των υφιστάμενων «εργοστασίων γιγαντιαίων μπαταριών» για την παραγωγή των νέων μπαταριών ή την κατασκευή νέων. Αυτό σημαίνει ότι οι μπαταρίες θα είναι ακριβές, με τις πρώτες εφαρμογές να υλοποιούνται σε πολυτελή οχήματα και οχήματα υψηλών επιδόσεων, προσθέτει η Dr He. Έτσι, η δεκαετία του 2030 θα μπορούσε να περάσει πολύ προτού οι φθηνότερες μπαταρίες στερεάς κατάστασης γίνουν ευρέως διαθέσιμες στα οικογενειακά αυτοκίνητα.
Σε μεγάλο βαθμό, η επιτυχία της μαζικής παραγωγής στη μείωση του κόστους θα εξαρτηθεί από την εξέλιξη των τιμών των πρώτων υλών κατά την επόμενη δεκαετία. «Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης θα καταναλώνουν σημαντικά περισσότερο λίθιο», λέει ο Fabian Duffner, της Porsche Consulting, η οποία λειτουργεί ως ανεξάρτητο τμήμα της γερμανικής κατασκευάστριας σπορ αυτοκινήτων. Ανάλογα με τον τρόπο κατασκευής τους, εκτιμά ότι οι μπαταρίες που περιέχουν καθόδους και ανόδους μεγαλύτερης χωρητικότητας θα χρειάζονται 40%-100% περισσότερο λίθιο. Ταυτόχρονα, οι παραγωγοί θα χρειαστούν κι αυτοί επιπλέον λίθιο, καθώς θα στρέφουν όλο και μεγαλύτερο μέρος της παραγωγής τους από τα οχήματα με κινητήρα εσωτερικής καύσης στην κατασκευή ηλεκτρικών.
Οι τιμές του λιθίου, που μερικές φορές αποκαλείται «λευκός χρυσός», χαρακτηρίζονται από μεγάλη αστάθεια. Μεγάλο μέρος της αγοράς λιθίου κυριαρχείται από την Κίνα. Προς το τέλος του περασμένου έτους οι τιμές για το ανθρακικό λίθιο ποιότητας μπαταρίας εκτοξεύτηκαν σε περίπου 600.000 γουάν (περίπου 80.000 δολάρια) ανά τόνο, αλλά έκτοτε υποχώρησαν σε περίπου 250.000 γουάν -ακόμα διπλάσιες περίπου από ό,τι ήταν πριν από δύο χρόνια. Οι τιμές του νικελίου ήταν επίσης ευμετάβλητες.
Σε μια τέτοια ασταθή αγορά οι εταιρείες πρέπει να διασφαλίσουν τις γραμμές εφοδιασμού τους, προσθέτει ο Dr Duffner. Αυτό θα είναι δύσκολο, διότι παρ’ όλο που δημιουργούνται νέα ορυχεία για λίθιο και άλλα υλικά μπαταριών, ιδίως εκτός Κίνας, μπορεί να χρειαστούν μια δεκαετία ή και περισσότερο μέχρι να φτάσουν σε πλήρη παραγωγή.
Ως αποτέλεσμα, ο Dr Duffner αναμένει ότι πολλές από τις μεγάλες αυτοκινητοβιομηχανίες θα γίνουν πιο καθετοποιημένες και θα συνεργαστούν με παραγωγούς μπαταριών και εταιρείες υλικών. Στην Ιαπωνία, η Toyota, η Nissan και η Honda έχουν ήδη ενώσει τις δυνάμεις τους με την Panasonic και την GS Yuasa, δύο κατασκευαστές μπαταριών, και έκαναν μια κοινοπραξία με αντικείμενο την ανάπτυξη μπαταριών στερεάς κατάστασης.
Η ανακύκλωση υλικών κάπως θα βοηθήσει. Οι περισσότερες επιχειρήσεις ανακυκλώνουν ήδη μπαταρίες από ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης και θα επεκταθούν για να αντιμετωπίσουν τον αυξανόμενο αριθμό μπαταριών, καθώς τα παλαιότερα ηλεκτρικά οχήματα φτάνουν στο τέλος του κύκλου τους. Οι μέθοδοι είναι αρκετά προηγμένες -μόλις απομονωθούν οι κυψέλες των μπαταριών, αλέθονται, και υλικά όπως το λίθιο, το κοβάλτιο, το νικέλιο και το μαγγάνιο μπορούν να ανακτηθούν και να καθαριστούν.
Η Redwood Materials, εταιρεία ανακύκλωσης μπαταριών με έδρα τη Νεβάδα, χρησιμοποιεί ορισμένα από τα υλικά που ανακτά για την κατασκευή νέων καθόδων και ανόδων. Η Northvolt, μια σουηδική κατασκευάστρια μπαταριών με πολλά εργοστάσια γιγαντιαίων μπαταριών στην Ευρώπη, ελπίζει ότι μέχρι το τέλος της δεκαετίας θα προμηθεύεται περίπου το μισό των υλικών που χρειάζεται από ανακυκλωμένες μπαταρίες.
Με τον ένα ή τον άλλον τρόπο, λοιπόν, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου στερεάς κατάστασης θα κάνουν την εμφάνισή τους. Φαίνονται αρκετά ελπιδοφόρες σε επίπεδο αυτονομίας, επιδόσεων και απλότητας, κάτι που θα δώσει επιτέλους τη δυνατότητα στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα να ανταγωνιστούν τα οχήματα που χρησιμοποιούν βρώμικους, παλιομοδίτικους κινητήρες εσωτερικής καύσης. Προς το παρόν, οι τυπικές μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι περίπου το 40% του κόστους ενός ηλεκτρικού οχήματος. Αυτό το ποσοστό θα πρέπει να μειωθεί, ώστε τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα με υπερ-μπαταρίες στερεάς κατάστασης να έχουν μια ανταγωνιστική τιμή.
© 2023 The Economist Newspaper Limited. All rights reserved.
Άρθρο από τον Economist, το οποίο μεταφράστηκε και δημοσιεύθηκε με επίσημη άδεια από την www.powergame.gr. Το πρωτότυπο άρθρο, στα αγγλικά, βρίσκεται στο www.economist.com
Ακολουθήστε το Powergame.gr στο Google News για άμεση και έγκυρη οικονομική ενημέρωση!
