Μπορεί σήμερα να έχουν κυριαρχήσει στα ηλεκτρικά οχημάτα οι
μπαταρίες ιόντων λιθίου, αλλά η έρευνα συνεχίζεται για εναλλακτικές
λύσεις. Στόχος είναι η περαιτέρω βελτίωση των επιδόσεων, η μείωση
του κόστους και η αντιμετώπιση των ανησυχιών σχετικά με τη
διαθεσιμότητα των πόρων. Υπάρχουν δύο τεχνολογίες οι οποίες
συγκεντρώνουν το μεγαλύτερο ενδιαφέρον, οι μπαταρίες ιόντων
νατρίου και οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης. Αυτές
φαίνεται ότι έχουν τη δυνατότητα να φέρουν επανάσταση στη
βιομηχανία των ηλεκτρικών οχημάτων, προσφέροντας βελτιωμένη
αποθήκευση ενέργειας, ταχύτερη φόρτιση, αυξημένη ασφάλεια και
μειωμένο κόστος, αλλά με διαφορετικό τρόπο και σε διαφορετικό
χρονικό ορίζοντα η κάθε μία.
Μπαταρίες ιόντων
νατρίου
Η εμφάνιση αυτών που κάνουν χρήση ιόντων νατρίου είναι μια
αξιοσημείωτη εξέλιξη στην τεχνολογία μπαταριών, η οποία μοιάζει
ικανή να φέρει αποτελέσματα σχετικά σύντομα. Αυτές οι
μπαταρίες χρησιμοποιούν νάτριο ως κύριο χημικό συστατικό αντί για
λίθιο, μειώνοντας δυνητικά το κόστος λόγω της διαθεσιμότητας
φθηνότερων υλικών, αφού το νάτριο μπορούμε να το βρούμε
εύκολα στο κοινό αλάτι (η χημική ονομασία του αλατιού είναι
χλωριούχο νάτριο). Οι μπαταρίες ιόντων νατρίου μπορεί να μην
βελτιώνουν απαραίτητα τις επιδόσεις σε σύγκριση με τις μπαταρίες
ιόντων λιθίου, αλλά υπόσχονται μείωση του κόστους και μεγαλύτερη
βιωσιμότητα.
Εταιρείες όπως η CATL (ένας από τους μεγαλύτερους παίκτες
παγκοσμίως στον τομέα της κατασκευής μπαταριών κάθε είδους)
σχεδιάζουν τη μαζική παραγωγή μπαταριών ιόντων νατρίου ήδη
μέσα στο 2023, στοχεύοντας αρχικά κυρίως σε λιγότερο
απαιτητικές εφαρμογές. Ενώ η βιωσιμότητά τους για την εμβέλεια και
τον χρόνο φόρτισης των EV παραμένει αβέβαιη, οι μπαταρίες ιόντων
νατρίου παρουσιάζουν δυνατότητες σε εφαρμογές αποθήκευσης
ενέργειας, για να παρέχεται σταθερότητα στα δίκτυα ηλεκτρισμού που
χρησιμοποιούν σε μεγάλο βαθμό ΑΠΕ, λόγω της προσιτής τιμής τους και
της ευρύτερης διαθεσιμότητας των πρώτων υλών τους. Καθώς η
τεχνολογία συνεχίζει να εξελίσσεται, οι μπαταρίες ιόντων νατρίου
είναι σχεδόν βέβαιο ότι θα βρουν τη θέση τους στην αγορά
των EV ως βιώσιμη εναλλακτική λύση των
μπαταριών ιόντων λιθίου.
Μπαταρίες στερεάς
κατάστασης
Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης αποτελούν τη σημαντικότερη
εξέλιξη στην τεχνολογία των μπαταριών για ηλεκτρικά οχήματα,
γενικότερα. Σε αντίθεση με τις παραδοσιακές μπαταρίες ιόντων λιθίου
που χρησιμοποιούν υγρούς ηλεκτρολύτες, οι μπαταρίες στερεάς
κατάστασης χρησιμοποιούν λεπτά στρώματα στερεών ηλεκτρολυτών,
προσφέροντας αρκετά πλεονεκτήματα. Αυτά περιλαμβάνουν αυξημένη
ενεργειακή πυκνότητα (δηλαδή αποθηκεύεται περισσότερη ενέργεια σε
μικρότερο όγκο), ταχύτερους χρόνους φόρτισης, πολύ υψηλά επίπεδα
ασφάλειας και βελτιωμένη σταθερότητα. Με πολύ απλά λόγια,
τα οχήματα με μπαταρίες στερεάς κατάστασης θα έχουν
μεγαλύτερη αυτονομία, θα είναι πιο ελαφριά, πιο ασφαλή, θα
φορτίζουν πιο γρήγορα και θα είναι πιο φτηνά. Η
αντικατάσταση των υγρών ηλεκτρολυτών με στερεά υλικά μετριάζει τον
κίνδυνο διαρροής, καύσης και θερμικής διαφυγής, οπότε κάνει
ακόμα χαμηλότερη την ήδη πολύ μικρή πιθανότητα πρόκλησης πυρκαγιάς
στην μπαταρία ενός ηλεκτρικού οχήματος.
Το βασικό πρόβλημα στις μπαταρίες λιθίου είναι ότι αν υπάρξει
πυρκαγιά, αυτή είναι πολύ δύσκολο να σβήσει καθώς ο υγρός
ηλεκτρολύτης μπορεί να αναφλέγεται ακόμα και χωρίς την παρουσία
οξυγόνου. Δεδομένου ότι στις solid state μπαταρίες ο
καταλύτης δεν είναι υγρός, το εν λόγω πρόβλημα παύει να υφίσταται.
Παρά τις δυνατότητες των μπαταριών στερεάς κατάστασης, η μαζική
παραγωγή για τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα εκτιμάται ότι απέχει τρία έως
πέντε χρόνια. Εταιρείες όπως η
Toyota, η Volkswagen, ο
όμιλος Stellantis, η Ford, η
BMW, η Hyundai και η
Samsung επενδύουν ενεργά στην έρευνα και την
ανάπτυξη για να ξεπεράσουν τις προκλήσεις στον σχεδιασμό
σταθερών και οικονομικά αποδοτικών στερεών ηλεκτρολυτών.
Συνεργασίες και συμπράξεις, όπως της Toyota με την Panasonic, της
Volkswagen με την QuantumScape και του ομίλου Stellantis με την
TotalEnergies και την CATL, καταδεικνύουν τη δέσμευση του κλάδου
για την πρόοδο των μπαταριών αυτού του τύπου.
Μελλοντικές προοπτικές και
προκλήσεις
Η συνεχής έρευνα και ανάπτυξη των τεχνολογιών μπαταριών
υποδεικνύει ένα πολλά υποσχόμενο μέλλον για τα ηλεκτρικά οχήματα, η
οποία θα ωφελήσει και την ενσωμάτωση των ανανεώσιμων πηγών
ενέργειας στην καθημερινότητά μας. Οι μπαταρίες στερεάς
κατάστασης και οι μπαταρίες ιόντων νατρίου αποτελούν σημαντικά
βήματα προς την επίτευξη υψηλότερης ενεργειακής
πυκνότητας, μικρότερων χρόνων φόρτισης, βελτιωμένης ασφάλειας και
μειωμένου κόστους.
