Ο ανταγωνισμός γύρω από τις τεχνολογίες που θα τροφοδοτήσουν τα ηλεκτρικά οχήματα του μέλλοντος εντείνεται συνεχώς. Καθώς η Tesla εξακολουθεί να αυξάνει τις πωλήσεις της, οι ανταγωνιστές της εστιάζουν στην εμβέλεια, τους χρόνους φόρτισης και ακόμη και την τιμή.
Όλοι οι συμμετέχοντες στην αγορά μπαταριών για ηλεκτρικά οχήματα προσπαθούν να αναπτύξουν την επόμενη τεχνολογία αιχμής που θα μπορούσε να παρέχει ανταγωνιστικό πλεονέκτημα. Επειδή η μπαταρία είναι το σημείο-κλειδί όσον αφορά στην εμβέλεια, τους χρόνους φόρτισης και το κόστος ενός ηλεκτρικού οχήματος, βρίσκεται στο επίκεντρο αυτής της προσπάθειας. Η Tesla εργάζεται εντατικά για την ανάπτυξη και την κλιμάκωση των μπαταριών τύπου 4680, ο Όμιλος VW υποστηρίζει έντονα τις μπαταρίες στερεάς κατάστασης από την QuantumScape και η CATL, ένας από τους μεγαλύτερους κατασκευαστές μπαταριών στον κόσμο, έχει κάνει εμπορικά διαθέσιμη την μπαταρία Qilin.
Ωστόσο, ένας από τους πιο σημαντικούς και ελάχιστα αναφερόμενους παίκτες στο συγκεκριμένο πεδίο, η LG Chem, αποφάσισε να ακολουθήσει ένα μη συμβατικό δρόμο και να αναπτύξει ένα νέο είδος μπαταρίας που θα μπορούσε να της δώσει σημαντικό ανταγωνιστικό πλεονέκτημα, ενώ θα ήταν ακόμα φθηνότερη και περιβαλλοντικά φιλική.
Η LG Chem, ο βιομηχανικός κλάδος της LG σε θέματα χημικής βιομηχανίας, έχει υπάρξει βασικός παίκτης στον κλάδο των ηλεκτρικών οχημάτων. Οι μπαταρίες της είναι αυτές που χρησιμοποιούνται στο εξαιρετικά δημοφιλές Tesla Model 3 LR. Ακόμα και το εκπληκτικά γρήγορο Porsche Taycan χρησιμοποιεί μπαταρίες της LG Chem. Εν ολίγοις, αν και μπορεί να μην είναι ιδιαίτερα γνωστή ως εταιρεία, η LG Chem είναι ένας σημαντικός παράγοντας στον τομέα των ηλεκτρικών οχημάτων.
Το γεγονός ότι η εταιρεία ανακοίνωσε ότι δε θα αναπτύξει μπαταρίες στερεάς κατάστασης, προκάλεσε έκπληξη. Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης χρησιμοποιούν στερεό ηλεκτρολύτη που παράγεται από κεραμικά υλικά και δεν έχουν ηλεκτρολύτες σε μορφή τζελ, οι οποίοι χρησιμοποιούνται κυρίως σήμερα, παρέχοντας στις μπαταρίες στερεάς κατάστασης μια εκπληκτικά υψηλή ενεργειακή πυκνότητα, επιτρέποντας μικρότερες και ελαφρύτερες μπαταρίες, μεγαλύτερες ταχύτητες φόρτισης και χαμηλότερο κόστος.
Ως εκ τούτου, σχεδόν κάθε κατασκευαστής μπαταριών βλέπει τις μπαταρίες στερεάς κατάστασης ως το ιερό δισκοπότηρο της τεχνολογίας μπαταριών για ηλεκτρικά οχήματα. Το σκεπτικό της LG Chem για να μην ακολουθήσει αυτή τη διαδρομή είναι ότι οι κεραμικοί ηλεκτρολύτες στους οποίους βασίζονται οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης είναι απίστευτα εύθραυστοι και δύσκολοι στην κατασκευή, καθιστώντας την παραγωγή τους σε ευρεία κλίμακα σχεδόν αδύνατη, τουλάχιστον για την επόμενη δεκαετία.
Αντιθέτως, η LG Chem πιστεύει ότι μπορεί να επιτύχει τις προδιαγραφές μίας μπαταρίας στερεάς κατάστασης με μια εντελώς διαφορετική τεχνολογία, η οποία θα είναι φθηνότερη, ασφαλέστερη και καλύτερη για το περιβάλλον. Οι μπαταρίες που υιοθετούν αυτή τη νέα τεχνολογία είναι γνωστές ως λιθίου-θείου.
Οι μπαταρίες λιθίου-θείου διαθέτουν εξαιρετική ενεργειακή πυκνότητα χάρη στην ελαφριά φύση τόσο του λιθίου όσο και του θείου και της πυκνής διάταξης που υιοθετούν τα άτομα των δύο στοιχείων. Πρώιμα πρωτότυπα της τεχνολογίας επέδειξαν βαρυμετρικές πυκνότητες 450 Wh/kg και ογκομετρικές πυκνότητες 550 Wh/L, ενώ πιο πρόσφατες προσπάθειες ξεπερνούν αρκετά αυτά τα μεγέθη. Για λόγους σύγκρισης, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν αντίστοιχα μεγέθη περίπου 220 Wh/kg και 300 Wh/L. Αλλά δεν είναι μόνο αυτό. Θεωρητικά, μια μπαταρία λιθίου-θείου θα μπορούσε να είναι πέντε φορές πιο πυκνή ενεργειακά σε σχέση με μία αντίστοιχη ιόντων λιθίου. Επιπλέον, θα ήταν δυνατόν να φορτιστεί από 0 σε 100% σε περίπου 10 λεπτά.
Επιπλέον, αυτές οι μπαταρίες δεν απαιτούν τα βαρέα μέταλλα που απαιτούν οι αντίστοιχες ιόντων λιθίου. Το γεγονός αυτό, σε συνδυασμό με την ευκολία της εξόρυξης θείου, κάνει τις μπαταρίες λιθίου-θείου πολύ πιο φιλικές προς το περιβάλλον σε σχέση με τις μπαταρίες ιόντων λιθίου. Ο ηλεκτρολύτης που χρησιμοποιείται είναι επίσης διαφορετικός από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, καθιστώντας τες πιο πυρίμαχες και ασφαλείς. Αυτό, με τη σειρά του, σημαίνει ότι ένα ηλεκτρικό όχημα χρειάζεται λιγότερη θερμική θωράκιση έναντι στον κίνδυνο ανάφλεξης της μπαταρίας, άρα μειώνεται το κόστος του και έχει ως αποτέλεσμα ένα όχημα ελαφρύτερο και πιο αποδοτικό.
Η έλλειψη ανάγκης για σπάνιες πρώτες ύλες καθιστά τις μπαταρίες λιθίου-θείου πολύ φθηνότερες. Μόλις παραχθούν σε κλίμακα, προβλέπεται ότι το κόστος τους θα είναι περίπου 77 $/kWh, πολύ χαμηλότερο από το τρέχον μέσο κόστος μπαταριών ιόντων ιόντων λιθίου που κυμαίνεται στα 151 $/kWh. Ακόμη και το πακέτο μπαταρίων 4680 της Tesla, το οποίο έχει πρωταρχικό σκοπό να είναι όσο το δυνατόν πιο προσιτό, κοστίζει περίπου 100 $/kWh.
Με όλα αυτά τα πλεονεκτήματα, ίσως φαίνεται παράδοξο που κανένας άλλος κατασκευαστής δεν έχει στραφεί προς τις μπαταρίες λιθίου-θείου. Πίσω από αυτή τη φαινομενική παραδοξότητα, υπάρχει ωστόσο το θέμα της διάρκειας ζωής της μπαταρίας.
Οι πρώτες μπαταρίες λιθίου-θείου διαρκούσαν για λίγους, συνήθως έως 500, κύκλους φόρτισης πριν καταστούν μη χρησιμοποιήσιμες. Η τοποθέτηση μιας τέτοιας μπαταρίας σε ένα ηλεκτρικό όχημα δε θα είχε νόημα, καθώς η μπαταρία θα έπρεπε να αντικαθιστάται κάθε 75.000 μίλια. Αυτό εμπόδισε πολλούς κατασκευαστές να θεωρήσουν την τεχνολογία βιώσιμη. Ωστόσο, οι πρόσφατες τεχνολογικές εξελίξεις έχουν ωθήσει τη διάρκεια ζωής των μπαταριών λιθίου-θείου στους 1.700 κύκλους φόρτισης ή και ακόμα στους 2.000+ κύκλους φόρτισης, τοποθετώντας τις στο ίδιο επίπεδο με τις σημερινές μπαταρίες ιόντων λιθίου. Ως εκ τούτου, το πεδίο είναι πλέον ανοιχτό για την LG Chem για να χρησιμοποιήσει την τεχνολογία και να την εξελίξει περαιτέρω.
Πόσο καλύτερες θα μπορούσαν να είναι αυτές οι νέες μπαταρίες; Αν εξετάσουμε το μοντέλο Y SR της Tesla με μπαταρία 4680 και αυτονομία 279 μιλίων, η χωρητικότητα της μπαταρίας είναι 59 kWh και η ενεργειακή της πυκνότητα 244 Wh/kg, δίνοντας συνολικό βάρος για τη μπαταρία στα 241 kg. Το μοντέλο μπαταρίας 4680 κοστίζει περίπου 100 $/kWh, με συνολικό κόστος για τη μπαταρία στα 5.900 $. Αν ανταλλάσαμε αυτή τη μπαταρία με μία λιθίου-θείου με την ίδια χωρητικότητα (υποθέτοντας ότι είχε παρόμοιες πυκνότητες με τα πρώιμα πρωτότυπα πακέτα), θα ζύγιζε 110 κιλά λιγότερο και θα κόστιζε 4.543 δολάρια. Πρόκειται για εξοικονόμηση βάρους 46% και εξοικονόμηση κόστους 33%. Λάβετε υπόψη ότι η μπαταρία 4680 είναι περίπου 30% φθηνότερη από οποιαδήποτε άλλη μπαταρία ιόντων λιθίου και έχει επίσης υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα.
Τι θα γινόταν όμως αν τοποθετούσαμε μία μπαταρία ίδιου βάρους; Λοιπόν, αυτό θα μας έδινε χωρητικότητα 108 kWh, συνολικό κόστος πακέτου μπαταριών 8.350 $ και αυτονομία 510 μιλίων! Επίσης, χάρη στην υψηλή ογκομετρική πυκνότητα των μπαταριών λιθίου-θείου, η μπαταρία θα εξακολουθούσε να είναι μικρότερη σε μέγεθος από το μοντέλο 4680. Επιπλέον, τα 2170 κύτταρα που χρησιμοποιεί η Tesla στο Model 3 LR κοστίζουν επί του παρόντος 11.000 $+ για μια μπαταρία 81 kWh.
Είναι προφανές ότι οι μπαταρίες λιθίου-θείου έχουν τη δυναμική να μετασχηματίσουν την αγορά των ηλεκτρικών οχημάτων. Καμία άλλη από τις υφιστάμενες ή αναπτυσσόμενες τεχνολογίες μπαταριών δεν μπορεί να επιτύχει τόσο υψηλά στάνταρ σε τόσο χαμηλό κόστος. Και η επιτυχία αυτής της τεχνολογίας, θα μπορούσε να καταστήσει την LG chem κυρίαρχο στην αγορά των ηλεκτρικών οχημάτων. Πηγές της εταιρείας αναφέρουν ότι σχεδιάζει να ξεκινήσει μαζική παραγωγή μπαταριών λιθίου-θείου έως το 2027.
Η Tesla και η LG Chem έχουν μια πολύ στενή σχέση, γι' αυτό η Tesla θα μπορούσε ενδεχομένως να εξασφαλίσει τις νέες μπαταρίες πριν από οποιαδήποτε άλλη αυτοκινητοβιομηχανία, γεγονός που θα της παρέχει ένα ισχυρό ανταγωνιστικό πλεονέκτημα σε όρους κόστους και αυτονομίας.
Με πληροφορίες από medium.com
