Bateria este componenta centrală a unui vehicul electric. Alegerea chimiei nu este întâmplătoare și nu există o soluție universală. Producătorii auto folosesc tipuri diferite de baterii în funcție de cost, autonomie, performanță, siguranță și durată de viață. La fel cum motoarele termice au evoluat în direcții diferite, bateriile pentru EV-uri urmează mai multe traiectorii tehnologice.
Urmărește cele mai noi producții video TechRider.ro
- articolul continuă mai jos -
De-a lungul timpului, industria auto a trecut prin mai multe generații de baterii. Unele au rămas soluții de nișă, altele au devenit standarde globale, iar altele sunt încă în fază de dezvoltare.
Bateriile plumb-acid
Bateriile plumb-acid sunt cele mai vechi baterii reîncărcabile utilizate la scară largă. Sunt ieftine, fiabile și ușor de reciclat. În prezent, atât vehiculele cu motor termic, cât și cele electrice folosesc baterii plumb-acid de 12 volți pentru alimentarea sistemelor auxiliare.
Densitatea energetică este însă foarte scăzută. Greutatea mare raportată la energia stocată le face nepotrivite pentru propulsia unui vehicul electric modern. Din acest motiv, rolul lor este limitat la funcții precum iluminarea, sistemele de confort sau electronica de bord. În anii ’90, prima generație a modelului GM EV1 a utilizat o baterie plumb-acid, înainte ca producătorul să treacă la alte soluții mai eficiente.
Nichel–metal hidrură (NiMH)
Bateriile NiMH au reprezentat o etapă de tranziție între tehnologiile vechi și bateriile litiu-ion moderne. Sunt recunoscute pentru robustețe și pentru comportamentul stabil în condiții climatice variate.
Principalul dezavantaj rămâne densitatea energetică modestă și greutatea ridicată. Din acest motiv, aceste baterii nu sunt potrivite pentru EV-uri cu autonomie mare. Ele sunt utilizate și astăzi în multe vehicule hibride, în special în portofoliul Toyota. Treptat, NiMH este înlocuită de litiu-ion, pe măsură ce costurile și fiabilitatea acestuia au evoluat.
Oxid de mangan litiu (LMO)
Bateriile LMO folosesc manganul ca material activ pentru catod. Avantajele principale sunt stabilitatea termică bună, costurile mai reduse și capacitatea de a livra putere mare într-un timp scurt.
Dezavantajele sunt legate de degradarea mai rapidă și de densitatea energetică scăzută comparativ cu alte chimii moderne. Din acest motiv, LMO a fost utilizată în primele generații de EV-uri, precum Nissan Leaf sau Chevrolet Volt, dar a fost abandonată pentru aplicațiile care necesită autonomie mare.
Nichel–mangan–cobalt (NMC)
Chimia NMC este una dintre cele mai utilizate la nivel global, în special în afara Chinei. Combină nichelul, manganul și cobaltul pentru a obține un echilibru între autonomie, performanță și durabilitate.
Majoritatea vehiculelor electrice din Europa și America de Nord folosesc baterii NMC. Printre producătorii care utilizează această chimie se numără Hyundai, Kia, BMW, Volkswagen și Toyota. Costul ridicat al materiilor prime și sensibilitatea la temperaturi scăzute sunt principalele limitări, alături de necesitatea unor sisteme complexe de răcire.
Nichel–cobalt–aluminiu (NCA)
Bateriile NCA înlocuiesc manganul cu aluminiu, ceea ce crește stabilitatea chimică și reduce degradarea în timp. Variantele moderne, precum NCMA, adaugă aluminiu în amestecuri existente.
Tesla a utilizat extensiv baterii NCA furnizate de Panasonic, în special pentru modelele cu autonomie mare. Aceste baterii sunt foarte dense energetic, dar sunt costisitoare și necesită sisteme avansate de management termic.
Fosfat de fier litiu (LFP)
Bateriile LFP elimină complet nichelul, cobaltul și manganul. Folosesc fosfat de fier, un material mai ieftin, mai stabil și mai sigur din punct de vedere termic.
Densitatea energetică este mai redusă, dar avantajele sunt clare: costuri mai mici, durată de viață mare și risc redus de incendiu. Prin utilizarea celulelor prismatice și a arhitecturilor cell-to-pack, producătorii au reușit să compenseze parțial acest dezavantaj. LFP este dominantă în China și este adoptată tot mai mult în Europa și SUA pentru modele de volum.
Fosfat de fier mangan litiu (LMFP)
LMFP reprezintă o evoluție a bateriilor LFP, prin adăugarea manganului pentru creșterea autonomiei și a performanței. Producătorul chinez Gotion afirmă că această tehnologie poate depăși 1.800 de cicluri de încărcare și poate oferi autonomii foarte ridicate.
CATL dezvoltă propria variantă, denumită M3P. Compania a declarat într-un studiu că bateria include fosfat și mangan, fără a detalia proporțiile exacte. Această baterie este utilizată pe modelul Luxeed S7 și a fost testată inclusiv în colaborare cu Tesla.
Litiu bogat în mangan (LMR)
LMR este considerată alternativa occidentală la LMFP. Reduce cantitatea de nichel și cobalt și crește proporția de mangan, un element abundent și mai puțin dependent de lanțurile de aprovizionare din China.
Rezultatul este o autonomie apropiată de NMC, la costuri comparabile cu LFP. General Motors și Ford dezvoltă activ această tehnologie. GM a anunțat că intenționează să introducă baterii LMR în producție în jurul anului 2028, pentru SUV-uri și camionete cu autonomie de peste 400 de mile.
Anozi din siliciu și grafit sintetic
Aceasta nu este o chimie separată, ci o evoluție a anodului. Producătorii încearcă să înlocuiască grafitul natural cu grafit sintetic sau siliciu, materiale care pot stoca mai multă energie.
Companii precum Group14 Technologies și Sionic Energy afirmă că au dezvoltat anozi din siliciu pregătiți pentru producție industrială. Scopul este reducerea volumului bateriei fără a afecta autonomia. Tehnologia este deja utilizată pe scară largă în electronicele de consum.
Bateriile cu litiu-metal
Bateriile cu litiu-metal folosesc litiu pur ca anod, sub forma unei foi subțiri. Din punct de vedere teoretic, acestea oferă cea mai mare densitate energetică posibilă.
Problema principală este formarea dendritelor, structuri care pot deteriora bateria și reduce siguranța. Mai multe companii, precum Factorial Energy și QuantumScape, lucrează la soluții pentru stabilizarea acestei tehnologii.
Bateriile sodiu-ion
Bateriile sodiu-ion folosesc sodiu în loc de litiu. Sodiul este mult mai abundent și mai ieftin, dar oferă o densitate energetică mai mică.
Aceste baterii sunt potrivite pentru vehicule electrice cu autonomie redusă și pentru aplicații comerciale sau industriale. CATL a început deja producția de baterii sodiu-ion și a anunțat performanțe bune inclusiv la temperaturi foarte scăzute.
Bateriile solid-state
Bateriile solid-state înlocuiesc electrolitul lichid cu unul solid, care poate fi ceramic, polimeric sau pe bază de sulfuri. Producătorii susțin că această tehnologie poate aduce autonomie mai mare, timpi de încărcare mai mici și siguranță crescută.
Principala provocare este producția la scară mare, fără defecte și la costuri competitive. Din acest motiv, bateriile semi-solide sunt considerate o etapă intermediară înainte de adoptarea pe scară largă a soluțiilor complet solid-state.
Chimia bateriei este doar o parte a ecuației. Forma celulelor, modul de integrare în pachet și poziționarea acestuia în vehicul influențează direct eficiența, autonomia și designul unui vehicul electric. Pe măsură ce industria evoluează, aceste decizii tehnice devin la fel de importante ca alegerea chimiei în sine.
Sursa: Insideevs.com
