25 Noiembrie 2025, 15:03
Redacţia PiataAuto.md
În ultimele luni, subiectul bateriilor cu stare solidă devine tot mai intens şi mai polarizat, pe de o parte existând multe companii care anunţă că trec la etape avansate de dinainte de producţia de serie, sau alte care abia îşi anunţă intrarea în acest domeniu, iar pe de altă parte existând şi companii care avertizează că tehnologia încă nu e aproape de producţie şi spulberă speranţele intrării acesteia pe larg în lumea auto, cu toate beneficiile ei. De curând, o echipă de ingineri de la Universitatea Tehnică din Munchen (TUM) a anunţat descoperirea faptului că şi bateriile cu stare solidă pot degrada prin formare a de dendrite, exact ca şi bateriile litiu-ion cu electroliţi obişnuiţi, punând astfel la îndoială beneficiile pe care le-ar putea aduce bateriile cu stare solidă.
Foto: Universitatea Tehnică din Munchen
Bateriile cu stare solidă şi-au făcut apariţia ca tehnologie în dezvoltare cu câteva promisiuni majore ale unor beneficii clare faţă de bateriile actuale — putere mult mai mare de încărcare, capacitatea de a nu fi afectate de frig şi de căldură în a asigura această putere, densitate energetică mult mai mare atât în greutate, cât şi în volum (deci bateriile ar fi mai uşoare şi mai mici pentru aceeaşi cantitate necesară de energie) şi lipsa degradării în timp, aproape totală, ceea ce ar însemna că durata de viaţă a bateriilor ar fi imensă.
Foto: Celule de baterii cu stare solidă
Toyota, spre exemplu, a declarat chiar recent că avansează mai repede decât estima în bateriile sale cu stare solidă şi spunea că acestea vor avea o durată de viaţă de 40 de ani. Anterior, fuseseră anunţate şi teste de rezistenţă a bateriilor cu stare solidă QuantumScape, care rezistă peste 1 milion de km fără o degradare notabilă, iar apoi se estima se va putea ajunge şi la 2 milioane km.
În acelaşi timp, densitatea energetică şi mai bună e deja confirmată şi prin teste de viaţă reală a celor de la Mercedes, care au echipa un EQS experimental cu baterii cu stare solidă Factorial şi au parcurs peste 1.200 km cu un singur plin, implementând şi o soluţie de ventilare pasivă a bateriilor, dictată tocmai de faptul că acestea nu se încălzesc la fel de mult şi n-au nevoie de aceeaşi putere de răcire.
Şi VW e la un pas de a implementa aceste baterii pe maşinile sale, fiind acţionar simultan la două companii care le testează în faza finală — QuantumScape menţionat mai sus, bateriile cărora au fost puse nu doar pe maşini de test, ci chiar şi pe o motocicletă Ducati electrică, dar şi PowerCo, care a anunţat că a demarat deja şi producţia de test la scară mai mică.
Cu toate asta, există şi exemple de la polul opus. StoreDot, una din primele companii care şi-a făcut renume din bateriile cu stare solidă, a dezvoltat în ultimii ani baterii cu tehnologie obişnuită, dar mai dense energetic, declarând că cele cu stare solidă nu vor fi gata încă aproape un deceniu. Şeful Panasonic din Japonia a desfiinţat speranţele pentru bateriile cu stare solidă în august, declarând că acestea n-au viitor în lumea auto şi indicând multiple provocări tehnice, inclusiv provocarea de a asigura conexiunea continuă între două materiale solide ale electrolitului şi electrozilor, în condiţiile de vibraţii ale maşinilor în mişcare şi multe altele.
Foto: Tatsuo Ogawa, CEO Panasonic Holdings Corporation şi CTO al grupului Panasonic
Iar acum două săptămâni cea mai mare perturbare a venit de la şefii marilor companii chinezeşti dezvoltatoare de baterii cu stare solidă, care au anunţat la unison că ar mai putea dura mult până acestea ar putea fi gata de producţie. Şi asta chiar dacă anterior China crease un consorţiu al bateriilor cu stare solidă, menit să unească aceste efortul la nivelul întregii industrii şi să le asigure tot suportul necesar din partea statului chinez.
Şi iată că acum echipa de ingineri germani, condusă de Fabian Apfelbeck, spulberă şi mai departe speranţele faţă de însăşi esenţa acestor baterii cu stare solidă — electrolitul solid.
Foto: Fabian Apfelbeck, conducătorul echipei de ingineri
Dacă la bateriile obişnuite electrolitul, acel strat dintre anod şi catod, e unul lichid sau gel, atunci la bateriile cu stare solidă el e unul solid, de obicei dintr-un material ceramic, polimer sau un polimer înţesat cu elemente de litiu. La bateriile obişnuite, acel lichid e şi cauza din care la temperaturi foarte joase puterea bateriei scade — lichidul îşi schimbă proprietăţile fizice la temperaturi joase şi devine mai puţin permeabil. La putere foarte mare, sau la temperaturi reci, permeabilitatea limitată duce la o situaţie în care unii ioni de litiu nu pot traversa corect calea prin electrolit dintr-un electrod în altul şi se depus pe marginea acestui electrolit în zona electrodului. În timp, aceste depuneri încep a fi tot mai mari, iar aceste formaţiuni sunt cunoscute drept dendrite.
Foto: Aşa arată formarea dendritelor în timp la bateriile litiu-ion obişnuite, cu electrolit lichid
Ionii blocaţi în dendrite devin ioni inactivi, iar astfel se explică şi degradarea capacităţii de stocare a bateriilor în timp. El obstrucţionează şi căile altor ion activi dintr-un electrod în altul, iar asta explică de ce o baterie degradată uneori nu mai poate susţine puterea maximă de la început.
Bateriile cu stare solidă, prin electrolitul lor solid, promiteau lipsa aproape totală a acestui efect, pentru că mediul e unul de textură solidă, prin care ioni trec nestingheriţi şi de la un electrod la altul. Asta era garantul lipsei de degradare în timp, dar şi a faptului că aceste baterii nu sunt afectate de temperaturi reci. Iar dacă nu există riscul dendritelor, electrolitul solid poate fi mai subţire, iar concentraţia de litiu mai mare în baterie, ceea ce dă densitatea gravimetrică şi volumetrică a bateriilor cu stare solidă.
Foto: Electrolitul solid ceramic dintr-o baterie cu stare solidă
Iar acum inginerii de la TUM spulberă însăşi acest principiu de bază pe care se bazează toată tehnologia, anunţând că ei au obişnuit demonstraţii experimentale că dendritele se pot forma chiar şi pe electroliţii solizi, deci în bateriile cu stare solidă. Ei au luat la bază un electrolit pe bază de polimer şi au făcut măsurări cu raze X de 350 nanometri pentru a vizualiza schimbările microscopice structurale din interiorul electrolitului solid după fiecare proces de încărcare şi descărcare şi prima măsurare a fost făcută chiar de ciclul cu numărul 1.
Iar constatarea a fost dezamăgitoare. Chiar de la primele cicluri se constată efectul de cristalizare, adică de captare a ionilor şi particulelor metalice mici de litiu în structura acestui polimer. Şi partea la fel de curioasă e că, dacă la bateriile obişnuite dendritele se prin mai ales de marginea electrozilor, atunci la cele cu stare solidă dendritele se formează chiar pe electrolitul solid propriu-zis, adică era acel strat al cărui rol era prevenirea formării de dendrite.
Astfel, inginerii germani au concluzionat că o mare parte din dezvoltările de baterii cu stare solidă au la bază prezumţia greşită că electroliţii solizi nu pot forma dendrite, iar aceste baterii nu pot degrada, în timp ce experimentul lor demonstrează exact inversul. Ei mai spun că asta ar putea zădărnici munca multor echipe în acest domeniu, dacă până la urmă în viaţa reală se va demonstra că o baterie cu stare solidă are o durată de viaţă limitată, comparabilă cu una litiu-ion. Şi tot ei spun că soluţia nu e în abandonarea dezvoltării bateriilor cu stare solidă, ci în identificarea în primul rând a unor materiale pentru electrolit, care ar evita acest efect e depuneri de dendrite şi degradare. Pentru că dacă nu se va face asta, dezamăgirea ulterioară faţă de aceste baterii va fi mult mai mare, mai spun germanii.
0
15,045
ŞTIRI DE CARE AŢI PUTEA FI INTERESAT