Οι αποφάσεις της Ε.Ε. έχουν παρθεί. Από το 2035 (στην Ελλάδα το 2023) δε θα πωλούνται αλλα αυτοκίνητα απο τις εκθέσεις, εκτός από ηλεκτρικά. Μια απόφαση που έχει φέρει αναστάτωση στις αγορές και κυρίως των χωρών που παράγουν αυτοκίνητα και στηρίζουν το ΑΕΠ τους σημαντικά με την αγορά αυτή.

Παράλληλα αυτή η απόφαση άνοιξε την πόρτα στους Κινέζους οι οποίοι κάνουν διαρκή αντεπίθεση με πολύ καλά αυτοκίνητα μάλιστα.

Οι δεύτερες σκέψεις των χωρών – κρατών, για αλλαγή του χρονοδιαγράμματος της απαγόρευσης στους κινητήρες εσωτερικής καύσης, έχοντας και την μεγάλη πίεση αυτοκινητοβιομηχανιών – κολοσσών μπορούν και να εξαλειφθούν, λόγω των νέων μπαταριών στερεού τύπου.

Η τεχνολογία των μπαταριών για τα αμιγώς ηλεκτροκίνητα μοντέλα εξελίσσεται αλλά με τον ρυθμό που επιτρέπει η υπάρχουσα τεχνολογία, όπως και το οικονομικό συμφέρον για τις εταιρείες παραγωγής τους και αυτό των αυτοκινητοβιομηχανιών που θα τις χρησιμοποιούν.

Τα τελευταία περίπου τρία χρόνια οι αναφορές σχετικά με τις μπαταρίες ηλεκτρολύτη στερεάς κατάστασης έχουν αυξηθεί, το ίδιο και οι δημοσιεύσεις σε επιστημονικές εργασίες για τα αποτελέσματα ερευνών που τις αφορούν.

Προς το παρόν, οι ερευνητές δεν έχουν καταλήξει οριστικά κατά πόσο είναι εφικτό ή όχι να υπάρξουν σε ευρεία παραγωγή σε σύντομο χρονικό διάστημα, όπως θα ήθελαν οι αυτοκινητοβιομηχανίες.

Κυρίως οι Κινέζοι και οι Ιάπωνες έχουν αρχίσει να ασχολούνται εντατικότερα με την εξέλιξή τους και προσπαθούν να λύσουν τα προβλήματα που υπάρχουν. Τα βασικότερα από αυτά αφορούν στην αντοχή τους στον χρόνο και στην αξιοπιστία τους καθώς και στο κόστος παραγωγής τους.

Θυμίζουμε ότι τον περασμένο Ιανουάριο (2024) ερευνητές του Πανεπιστημίου Harvard ανακοίνωσαν ότι δημιούργησαν μπαταρίες στερεού τύπου οι οποίες δεν χάνουν την ενεργειακή χωρητικότητά τους και την απόδοσή τους «εφ όρου ζωής» και μπορούν να φορτίσουν πλήρως σε διάστημα 10 λεπτών της ώρας.

Όμως, εντός του Απριλίου (2024) ο Ρόμπιν Σανγκ, ο ιδρυτής και Διευθύνων Σύμβουλος της CATL (Contemporary Amperex Technology Company Limited), της μεγαλύτερης κινεζικής εταιρείας παραγωγής συσσωρευτών και μιας από τις σημαντικότερες παγκοσμίως στον κλάδο, ήταν επιφυλακτικός, αν όχι αρνητικός γι’ αυτόν τον τύπο.

Όπως είπε, οι μπαταρίες σταθερού ηλεκτρολύτη «είναι ανασφαλείς και δεν συνιστούν τη λύση που όλοι ελπίζουν».

Με δεδομένα τα παραπάνω, ας συγκεντρώσουμε τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα που έχουν οι συγκεκριμένοι συσσωρευτές, όπως αυτά έχουν αποδειχτεί στην πράξη ή υπάρχουν σε θεωρητικό επίπεδο και μένει να επιβεβαιωθούν ή όχι.

Πλεονεκτήματα

• Η αυξημένη αντοχή τους συγκριτικά με τις μπαταρίες ιόντων λιθίου.
  Σύμφωνα με όσα ανακοίνωσε πέρυσι η Volkswagen, οι δοκιμές με συσσωρευτές σταθερού τύπο που έκανε η θυγατρική της PowerCo σε πάγκο (και όχι στον δρόμο, με κάποιο μοντέλο της) έδειξαν ότι αυτές έχασαν μόνο το 5% της ικανότητας αποθήκευσης ενέργειας σε σχέση με την αρχική.

  Αυτό διαπιστώθηκε έπειτα από 1.000 κύκλους φόρτισης οι οποίοι αντιστοιχούν σε περίπου 500.000 διανυθέντα χιλιόμετρα. Για να έχουμε μια ένδειξη σύγκρισης, το αποδεκτό όριο απώλειας είναι το 20% έπειτα από 700 κύκλους φόρτισης, πάντα σε θεωρητικό επίπεδο.
  

• H μεγαλύτερη ενεργειακή πυκνότητά τους συγκριτικά με τις μπαταρίες ιόντων λιθίου.
  Σύμφωνα με επιστημονική δημοσίευση στην ιστοσελίδα ScienceDirect οι συσσωρευτές ιόντων λιθίου έχουν φτάσει στο όριο εξέλιξής τους, άρα και της ενεργειακής πυκνότητάς τους.

  Σε αυτόν τον τύπο μπαταριών το όριο είναι 300 βατώρες/κιλό όταν στις στερεάς κατάστασης αυτό είναι οι 500 βατώρες/κιλό. Έτσι, οι τελευταίες αυξάνουν την αυτονομία κίνησης ενός οχήματος, μέχρι την αναγκαστική φόρτισή τους.

• Έχουν μικρότερες διαστάσεις, άρα ζυγίζουν λιγότερο.
  Ως γνωστόν, οι συσσωρευτές ενός αμιγώς ηλεκτροκίνητου οχήματος συμβάλλουν καίρια στην αύξηση του βάρους του. Η λύση είναι η μείωσή του όσο το δυνατόν χωρίς να απωλεσθεί η αυτονομία κίνησης.

  Εφόσον οι μπαταρίες σταθερού ηλεκτρολύτη έχουν μεγαλύτερη ενεργειακή πυκνότητα -συγκριτικά με τις ιόντων λιθίου- μπορούν να είναι μικρότερες και ελαφρύτερες και να επιτρέπουν την ίδια απόσταση κίνησης, μέχρι την αναγκαστική φόρτισή τους.

  Επιπλέον, μικρότερο βάρος σημαίνει μικρότερη κατανάλωση ενέργειας, καλύτερη οδική συμπεριφορά του αυτοκινήτου, ταχύτερες επιδόσεις και την παραγωγή νέων (ηλεκτρικών) μοντέλων που θα είναι μικρότερα σε διαστάσεις, άρα φτηνότερα στην αγορά τους.

  Το μικρότερο βάρος σημαίνει και μεγαλύτερη ασφάλεια σε περίπτωση σύγκρουσης. Ήδη, στις ΗΠΑ, το Ινστιτούτο Οδικής Ασφάλειας Αυτοκινητοδρόμων (IIHS) έχει ζητήσει να μειωθεί το όριο ταχύτητας στους δρόμους εξαιτίας τού γεγονότος ότι τα ηλεκτροκίνητα οχήματα είναι πιο μεγάλα και πιο βαριά συγκριτικά με ένα αντίστοιχο με κινητήρα εσωτερικής καύσης. Έτσι, σε περίπτωση τροχαίου ατυχήματος αυξάνεται η πιθανότητα σοβαρότερου τραυματισμού για τους εμπλεκόμενους.

• Ο ταχύτερος χρόνος φόρτισης σε σχέση με αυτόν στις ιόντων λιθίου.
  Προς το παρόν, οι δοκιμές εξέλιξης των συσσωρευτών σταθερού ηλεκτρολύτη δείχνουν ότι η πλήρης φόρτισή τους διαρκεί μεταξύ 20-40 λεπτών της ώρας, αναλόγως της παροχής.

  Προφανώς είναι σημαντικά μικρότερος από αυτόν σε ένα όχημα με μπαταρίες ιόντων λιθίου, όμως και πάλι είναι μεγάλος για κάποιον που θέλει να συνεχίσει άμεσα το ταξίδι του.
  Εφόσον υλοποιηθεί στην πράξη η προσπάθεια των ερευνητών του Πανεπιστημίου του Harvard (για την οποία γράψαμε ήδη), ο χρόνος που θα χρειάζεται θα είναι μικρότερος και θα πλησιάζει με αποδεκτό τρόπο τον αντίστοιχο για τον ανεφοδιασμό με καύσιμο ενός οχήματος με θερμικό κινητήρα.

• Είναι πιο φιλικές προς το περιβάλλον σε σχέση με τις μπαταρίες ιόντων λιθίου.
  Βάσει ερευνών, οι μπαταρίες στερεού ηλεκτρολύτη μπορούν να μειώσουν το συνολικό αποτύπωμα διοξειδίου του άνθρακα ενός αμιγώς ηλεκτρικού οχήματος έως 39%, στη διαδικασία παραγωγής και στον κύκλο ζωής του.

  Μικρότεροι, ελαφρύτεροι και αποδοτικότεροι συσσωρευτές σημαίνει ότι χρειάζονται λιγότερη ποσότητα σπάνιων γαιών για την παραγωγή τους.

• Αντέχουν σε μεγαλύτερες θερμοκρασίες περιβάλλοντος και δεν παίρνουν εύκολα φωτιά, συγκριτικά με τις μπαταρίες ιόντων λιθίου.

Μειονεκτήματα
Οι μπαταρίες στερεού τύπου έχουν και τα αρνητικά τους τα οποία είναι σημαντικά και αυτός είναι ο λόγος που δεν έχουν εξελιχθεί περισσότερο και δεν έχουν περάσει στην παραγωγή και στην τοποθέτησή τους στα ηλεκτροκίνητα οχήματα.

Τα προβλήματα που παρουσιάζουν είναι δύσκολο να λυθούν προς το παρόν και η όποια χρήση τους προγραμματίζεται από τις αυτοκινητοβιομηχανίες προς το τέλος της δεκαετίας που διανύουμε (τουλάχιστον). Ας δούμε τα βασικότερα:

• Οι συσσωρευτές στερεάς κατάστασης παρουσιάζουν μικρορωγμές στο υλικό του ηλεκτρολύτη και όσοι ασχολούνται με την εξέλιξή τους δεν έχουν καταφέρει ως τώρα να εξηγήσουν το φαινόμενο και να λύσουν το πρόβλημα.

  Αυτό δημιουργείται από την εσωτερική αντίσταση μεταξύ του σταθερού θετικού ηλεκτροδίου και του στερεού ηλεκτρολύτη και παράγονται κρύσταλλοι δενδριτών, φαινόμενο που επιδεινώνεται με την παρουσία αέρα.

• Το αυξημένο κόστος παραγωγής σε σχέση με αυτό των μπαταριών ιόντων λιθίου.
  Οι μπαταρίες σταθερού άρχισαν να εξελίσσονται πριν από περίπου μια δεκαετία και ακόμη αντιμετωπίζουν «παιδικές ασθένειες». Αν δεν λυθούν τα προβλήματα αξιοπιστίας δεν θα μπουν σε διαδικασία παραγωγής.

  Όπως συμβαίνει με κάθε νέα τεχνολογία, το κόστος είναι μεγάλο στην αρχή και θα μειώνεται όσο αυξάνεται η παραγωγή και οι πωλήσεις.

• Δεν υπάρχει η δυνατότητα διαχείρισης της θερμοκρασίας στη συστοιχία μπαταριών.
  Οι συσσωρευτές στερεού τύπου πρέπει να βρίσκονται σε ένα περιβάλλον πολύ καλά προστατευμένο και υπό πολλή μεγάλη πίεση (η οποία ξεπερνά τα 250 Μεγαπασκάλ). Σε αυτές τις συνθήκες δεν μπορεί να υπάρξει σύστημα θερμικής διαχείρισής τους.
• Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης δεν είναι τόσο ασφαλείς όσο νομίζουμε.
  Το γεγονός ότι οι συσσωρευτές αυτού του τύπου πρέπει να βρίσκονται σε ένα περιβάλλον υψηλής πίεσης, για να αποτρέπεται η δημιουργία δενδριτών, έχει ως αποτέλεσμα να υπάρχει κίνδυνος διαστολής τους κατά τη φόρτισή τους.
  
  Αυτό σημαίνει ότι σε περίπτωση που για κάποιον λόγο διατρηθεί το περίβλημα στο οποίο βρίσκονται (π. χ, εξαιτίας μιας σύγκρουσης με όχημα ή σε σταθερό σημείο) η παρουσία αέρα θα δημιουργήσει υδροξείδιο του λιθίου το οποίο είναι τοξικό.

  Βεβαίως, δεν θα αναφλεγούν οι μπαταρίες, όμως η χημική ένωση ίσως προκαλέσει πρόβλημα στους επιβάτες του αυτοκινήτου ή και σε όσους σπεύσουν για να βοηθήσουν.