Η επόμενη ημέρα των μπαταριών ωστόσο έγκειται στην «μαγική συνταγή» συστοιχιών αποτελούμενων από ξηρό ηλεκτρολύτη, τις λεγόμενες στερεού τύπου (solid state) οι οποίες θεωρούνται πιο αποδοτικές σε όρους αυτονομίας, βάρους αλλά και ασφάλειας. Προς το παρόν καμία αυτοκινητοβιομηχανία δεν έχει να επιδείξει μαζική παραγωγή στο συγκεκριμένο είδος ωστόσο η πλειονότητά τους έχει προαναγγείλει ότι τα πρώτα δείγματα EV με μπαταρίες στερεού τύπου θα έρθουν προς το τέλος της δεκαετίας. Για την ιστορία, με το σπορ της έρευνας για τις μπαταρίες στερεού τύπου ασχολούνται οι όμιλοι Mercedes, Stellantis, Τoyota, Nissan, Ford, Ηyundai, Renault, οι κινεζικές CATL, BYD, Nio, SAIC, GAC και Chery αλλά και οι Κορεάτες προμηθευτές όπως η Samsung –κοινώς όλοι.
Πώς λειτουργεί μια μπαταρία
Είτε μιλάμε για μπαταρίες NMC ή για LFP, o κοινός παρονομαστής είναι ο σε υγρή μορφή ηλεκτρολύτης. Οι βασικές αρχές λειτουργίας των μπαταριών είναι ότι αποτελούνται από ένα ανόδιο και ένα καθόδιο, ανάμεσα στα οποία βρίσκεται ένας πορώδης διαχωριστής από πολυμερές και ο ηλεκτρολύτης ο οποίος επιτρέπει τη μετακίνηση των ιόντων λιθίου ανάμεσα στα δύο ηλεκτρόδια, δημιουργώντας τις χημικές αντιδράσεις που επιτρέπουν τη φόρτιση/εκφόρτιση της μπαταρίας.
Στην περίπτωση των γνωστών μπαταριών ιόντων λιθίου, το ανόδιο αποτελείται συνήθως από γραφίτη ή πυρίτιο, στοιχεία που συνδυαστικά με τον υγρό ηλεκτρολύτη έχουν την τάση κατά τη διαδικασία ταχείας φόρτισης/εκφόρτισης της μπαταρίας να δημιουργούν σχηματισμούς, γνωστούς ως δενδρίτες, που διαπερνούν τον πορώδη διαχωριστή και δημιουργούν βραχυκυκλώματα, καταστρέφοντας προοδευτικά την μπαταρία. Το παραπάνω φαινόμενο θεωρείται ως ένα από τα μειονεκτήματα στην εξέλιξη των μπα αριών ιόντων λιθίου καθώς η ίδια τους η σύσταση από υγρό ηλεκτρολύτη ευνοεί την ανάπτυξη δενδριτών, ένα ζήτημα που δεν μπορεί να ξεπεραστεί ολοκληρωτικά, ενώ το δεύτερο μειονέκτημα είναι ο μεγαλύτερος όγκος που προκύπτει από τις ανάγκες της συγκεκριμένης κατασκευής.
“Στερεομετρία”
Αντιθέτως, στις μπαταρίες στερεού τύπου η παρουσία ξηρού ηλεκτρολύτη δεν ευνοεί τη δημιουργία δενδριτών, επιτρέποντας παράλληλα, χάρη στη διαφορετική σύσταση του ανοδίου από λίθιο-μέταλλο, μία σημαντική αύξηση της ενεργειακής πυκνότητας των μπαταριών που υπολογίζεται από 50% έως 80%.
Αν όλα τα παραπάνω ακούγονται υπερβατικά ή παραπάνω σύνθετα από όσο χρειάζεται, αυτό που αξίζει να συγκρατήσει κανείς είναι ότι επί της ουσίας οι μπαταρίες στερεού τύπου προδιαγράφονται ακόμα πιο ασφαλείς και αξιόπιστες σε βάθος χρόνου ακριβώς λόγω της απουσίας οργανικών ηλεκτρολυτών, εγγυώνται έως και 80% μεγαλύτερη ενεργειακή πυκνότητα για μια κυψέλη ακριβώς ίδιου όγκου με τις σημερινές ιόντων λιθίου, κάτι που σημαίνει σαφώς μεγαλύτερη ηλεκτρική αυτονομία χωρίς να χρειαστεί να μεγαλώσουν ταυτόχρονα και οι χώροι που καταλαμβάνουν οι μπαταρίες.
Παράλληλα υπόσχονται μειωμένους χρόνους φόρτισης, με τις πρώτες εκτιμήσεις να κάνουν λόγο για χρόνο μικρότερο των 15% λεπτών για το «εθιμοτυπικό» ποσοστό αναπλήρωσης ενέργειας από 10%-80%. Ενδεικτικά μόνο θα αναφέρουμε ότι σύμφωνα με την Toyota, η οποία ασχολείται με την εξέλιξη της συγκεκριμένης τεχνολογίας μπαταριών ήδη από το 2012 έχοντας κατοχυρώσει πάνω από 1.000 πατέντες προκειμένου να τις φέρει στην παραγωγή, ένα μικρού μεγέθους αυτοκίνητο θα μπορεί να προσφέρει αυτονομία που υπερβαίνει τα 700 χλμ. μετά από μία πλήρη φόρτιση και κάπως έτσι αντιλαμβάνεται κανείς το ενδιαφέρον σύσσωμης της αυτοκινητοβιομηχανίας για τη συγκεκριμένη τεχνολογία μπαταριών, η οποία χάρη στο δίπτυχο ενεργειακής πυκνότητας/μικρών χρόνων φόρτισης αντιμετωπίζεται ως η «απόλυτη» λύση στον σκεπτικισμό των οδηγών που αρνούνται να ενδώσουν στην ηλεκτροκίνηση είτε λόγω του λεγόμενου «άγχους της αυτονομίας» είτε διότι πολύ απλά δεν θέλουν να περιμένουν οκτώ ώρες για να ανεφοδιάσουν τα αυτοκίνητά τους.
Η προσωρινή δυσκολία
Επιπλέον των παραπάνω, οι μπαταρίες στερεού τύπου απαλλάσσονται σε μεγάλο βαθμό από την ανάγκη χρήσης σπάνιων πρώτων υλών όπως το νικέλιο και το κοβάλτιο. Βέβαια, όπως και σε κάθε νέα εφεύρεση τα πράγματα με τις μπαταρίες στερεού τύπου δεν είναι απολύτως ρόδινα, καθώς σύμφωνα με τις εκτιμήσεις θα χρειαστεί αρκετός χρόνος προκειμένου να μπορέσουν να αντικαταστήσουν τις μπαταρίες NMC και LFP. Τα κύρια «αγκάθια» είναι ότι όσο προχωρεί η εξέλιξη και η διάδοσή τους, οι μπαταρίες με βάση το λίθιο θα έχουν προοδευτικά μειωμένο κόστος παραγωγής ενώ η διαδικασία κατασκευής μπαταριών στερεού τύπου αντιμετωπίζεται αρχικά ως ένα ακριβότερο σπορ λόγω της πολυπλοκότητάς της.
Παράλληλα, σύμφωνα με κατασκευαστές όπως η QuantumScape που προσβλέπουν στην παραγωγή τους και ήδη έχουν θέσει τις βάσεις για αυτή, εκτιμούν ήδη ότι ακόμα και αν επιλυθούν τα ζητήματα τεχνολογίας/ κόστους, η ζήτηση θα ξεπεράσει πολύ γρήγορα την παραγωγή, δημιουργώντας ανάλογα φαινόμενα με τις «κρίσεις» που έχουμε βιώσει κατά καιρούς είτε πρόκειται για ημιαγωγούς είτε για κάποιο σπάνιο ορυκτό είτε για τα γνώριμα πλήγματα στην ελεύθερη διακίνηση προϊόντων λόγω δασμών ή άλλων γεωπολιτικών συμβάντων.
Οι παίκτες και τα χρονοδιαγράμματα
Πάντως ήδη κάποιοι κατασκευαστές και προμηθευτές πειραματίζονται με υβριδικές μπαταρίες με ηλεκτρολύτες ημιστερεού τύπου που δείχνουν να αναστέλλουν ένα από τα κύρια μειονεκτήματα των στερεών ηλεκτρολυτών που είναι η διαδικασία παραγωγής. Σε αυτού του είδους τις μπαταρίες έχουν ήδη να επιδείξουν διαθέσιμες εμπορικά υλοποιήσεις η κινεζική Nio με το μοντέλο ET7 και την μπαταρία 150 kWh ημιστερεού τύπου καθώς και η SAIC με το μοντέλο L6 και την ημιστερεού τύπου μπαταρία Lightyear.
Στην ίδια κατηγορία ανήκει και η MG η οποία όπως όλα δείχνουν θα γίνει η πρώτη φίρμα στην Ευρώπη (τα δύο παραπάνω μοντέλα αφορούν προς το παρόν την κινεζική αγορά) που θα διαθέσει μοντέλο το οποίο θα εφοδιάζεται με μπαταρίες ημιστερεού τύπου –SolidCore όπως τις ονομάζει- με την μορφή του MG4 Urban το οποίο από τα τέλη της χρονιάς θα προσφέρει την συγκεκριμένη επιλογή.
Σε ό,τι αφορά τους Ευρωπαίους, ο όμιλος VW έχει θέσει ως στόχο την μαζική παραγωγή μπαταριών στερεού τύπου το 2028 σε συνεργασία με την QuantumScape με την οποία συνεργάζεται. Ο όμιλος Stellantis που συνεργάζεται με την Factorial έχει ανακοινώσει δοκιμές ενός στόλου ηλεκτρικών οχημάτων με μπαταρίες στερεού τύπου εντός του 2026 με στόχο την εμπορική διάθεση της τεχνολογίας μεταξύ 2028 και 2032.
Δοκιμές έχει ξεκινήσει και η Mercedes η οποία συνεργάζεται με την Factorial αλλά και την Prologium με στόχο να ενσωματώσει τη συγκεκριμένη τεχνολογία στα αυτοκίνητά της έως τα μισά της επόμενης δεκαετίας.
Ο όμιλος BMW συνεργάζεται με τις Samsung αλλά και την αμερικανική Solid Power στοχεύοντας να παρουσιάσει απτή πρόοδο έως το τέλος της δεκαετίας.
Κορεάτες και Ιάπωνες εστιάζουν επίσης στην παραγωγή μπαταριών στερεού τύπου αντί ημιστερεού με την Toyota να έχει κλειδώσει το 2028 για την πρώτη αντίστοιχη κυκλοφορία προϊόντος με θεωρητική αυτονομία 1.200 χλμ. και φόρτιση σε μόλις 10 λεπτά. Αντιστοίχως η Nissan ετοιμάζει το δικό της εργοστάσιο πιλοτικής παραγωγής μπαταριών στερεού τύπου στην Yokohama στοχεύοντας επίσης να παρουσιάσει το 2028 το πρώτο της όχημα με τη συγκεκριμένη τεχνολογία. Στην ίδια χρονική περίοδο στοχεύει και η Honda αν και μένει να αποδειχθεί πόσο οι προκλήσεις των δύο εταιρειών σε σχέση με την ηλεκτροκίνηση θα επηρεάσουν τα σχέδιά τους.
Ο όμιλος Hyundai ετοιμάζει το δικό του κέντρο πιλοτικής παραγωγής μπαταριών στερεού τύπου ενώ συνεργάζονται και με την Factorial πραγματοποιώντας ήδη δοκιμές σε οχήματα με μπαταρίες ημιστερεού τύπου. Σε ό,τι αφορά το χρονοδιάγραμμά τους αυτό προβλέπει την εμπορική διάθεση μπαταριών στερεού τύπου έως το 2030.
