Ścigacz.pl

Od lat słyszymy o przełomach w akumulatorach, które mają zmienić wszystko od zasięgu po czas ładowania. Ogniwa półprzewodnikowe, sód zamiast litu czy chemia siarkowa regularnie pojawiają się na konferencjach i w prezentacjach dla inwestorów, by później zniknąć na długie lata.

Tymczasem prawdziwa zmiana dotyczy elementu tak podstawowego, że przez dekady nikt nie spodziewał się tu wielkich nowości. Chodzi o anodę, czyli tę część ogniwa litowo jonowego, która magazynuje jony litu podczas ładowania i oddaje je, gdy jedziemy motocyklem albo korzystamy z elektroniki.

Przez lata anody wykonywano niemal wyłącznie z grafitu. To materiał stabilny i dobrze poznany, ale jednocześnie ciężki i objętościowo ograniczający konstruktorów. Teraz coraz więcej firm stawia na krzem, pierwiastek który wcześniej zmienił świat elektroniki. To właśnie krzem pozwolił zmniejszyć komputery do rozmiaru kieszeni, umożliwił rozwój nowoczesnych sterowników silnika, systemów ride by wire, czujników IMU, kontroli trakcji i zaawansowanego ABS. Teraz ten sam materiał zaczyna odgrywać kluczową rolę w magazynowaniu energii.

Na tym tle szczególnie głośno zrobiło się o współpracy Group14 Technologies wspieranej kapitałowo przez Porsche oraz nowojorskiej spółki Sionic Energy. Firmy twierdzą, że poradziły sobie z największą bolączką anod krzemowych, czyli ich trwałością. Krzem potrafi zmagazynować znacznie więcej energii niż grafit, ale podczas pracy pęcznieje i szybko degraduje ogniwo, jeśli nie zostanie odpowiednio kontrolowany. Według opublikowanych danych ten problem udało się w dużej mierze opanować.

Testy przeprowadzono na pełnowymiarowych ogniwach typu pouch, a więc takich, które mają znaczenie dla motoryzacji i jednośladów, a nie tylko dla laboratoriów. Akumulatory zachowały stabilne parametry w temperaturach sięgających 60 stopni Celsjusza i wytrzymały ponad 1200 cykli ładowania. Równie istotne są deklarowane gęstości energii, sięgające nawet 400 watogodzin na kilogram. Dla porównania większość dzisiejszych pojazdów elektrycznych pracuje na poziomie 200 do 300 watogodzin na kilogram na poziomie ogniwa.

Taki skok oznacza nie tylko większy zasięg. W praktyce daje możliwość budowania mniejszych i lżejszych pakietów akumulatorów. Dla motocykli to sprawa kluczowa. Samochód może ukryć masę pod podłogą i rozłożyć ją na długim rozstawie osi. Motocykl nie ma tego komfortu. Wielkość baterii wpływa na wysokość siedzenia, środek ciężkości, prowadzenie i ogólne wrażenie jazdy. Lżejszy akumulator o tym samym realnym zasięgu daje konstruktorom zupełnie nowe pole manewru. Zyskują na tym nie tylko motocykle drogowe, ale także elektryczne maszyny terenowe, które przestają być ociężałe, motocykle adventure zdolne zasilać dodatkową elektronikę bez rozrostu gabarytów, skutery z sensownym zasięgiem i płaską podłogą, a także pojazdy rekreacyjne jak quady, side by side czy skutery wodne.

Istotny jest również aspekt surowcowy. Grafit nie jest rzadki, ale jego przetwarzanie zostało silnie skoncentrowane w jednym regionie świata. Obecnie to Chiny dominują w rafinacji grafitu, co czyni łańcuch dostaw podatnym na napięcia polityczne. Krzem jest pod tym względem zupełnie inną historią. To jeden z najpowszechniejszych pierwiastków na Ziemi, pozyskiwany z piasku i kwarcu, możliwy do produkcji w kontrolowanych warunkach i bez uzależnienia od jednego kraju.

Group14 podkreśla również, że ich technologia anody ma charakter kompatybilny z istniejącymi liniami produkcyjnymi. Oznacza to możliwość wdrożenia jej do obecnych fabryk ogniw litowo jonowych bez kosztownej przebudowy. A właśnie w ten sposób najczęściej dokonują się realne postępy w świecie akumulatorów, poprzez ulepszanie sprawdzonych procesów, a nie zaczynanie wszystkiego od zera.

Nie oznacza to oczywiście, że temat jest zamknięty. Anody krzemowe wciąż są droższe od grafitowych, a ich długoterminowa trwałość w trudnych warunkach motocykli i pojazdów rekreacyjnych musi zostać potwierdzona w normalnej eksploatacji. Przy większej gęstości energii rośnie też znaczenie zarządzania temperaturą, zwłaszcza przy szybkim ładowaniu. Różnica polega jednak na tym, że nie jest to już teoria. Krzemowe anody trafiają do flagowych smartfonów, pojawiają się w niszowych pojazdach o wysokich osiągach, a teraz coraz wyraźniej pukają do drzwi masowych motocykli elektrycznych.