Stellantis i Lyten opracują aplikacje dla zaawansowanych akumulatorów litowo-siarkowych do pojazdów elektrycznych. Baterie litowo-siarkowe mogą potencjalnie dostarczać ponad dwukrotnie większą gęstość energii niż litowo-jonowe i stanowią alternatywne rozwiązanie katodowe bez niklu, manganu i kobaltu. Toyota i 1000 km zasięgu auta elektrycznego. Nowy SUV jako pierwszy. Toyota wprowadzi tańsze o 40 proc. i wydajniejsze baterie do samochodów popularnych. Toyota wprowadzi bipolarne baterie litowo-jonowe. Toyota wprowadza baterie ze stałym elektrolitem. Zasięg nawet 1500 km i ładowanie w 10 minut. Nowa Toyota ze stałym elektrolitem. Różnice między akumulatorami litowo-jonowymi a akumulatorami kwasowo-ołowiowymi W ostatnich czasach akumulatory litowo-jonowe pojawiają się jako substytut akumulatorów ołowiowo-kwasowych i w większości przypadków zajmują ich miejsce. Porównajmy i skontrastujmy te dwa, aby wydobyć ich zalety i wady w tym artykule. Koszt Koszt baterii zależy… Wyzwania w przemyśle samochodów elektrycznych. Jak wynikało z mojej analizy przeprowadzonej ostatnio na potrzeby innego artykułu, ceny samochodów elektrycznych są wciąż zaporowe dla wielu osób. W Polsce średnia cena takiego samochodu wynosi około 270 tys. zł, co jest znacznie wyższą kwotą w porównaniu do średniej ceny samochodu Za rosnącym popytem na samochody elektryczne idzie zapotrzebowanie na baterie litowo-jonowe fot: Maciej Dorosiński Grupa Elemental, wywodzący się z Polski globalny gigant w dziedzinie „urban mining” kończy w Zawierciu budowę pierwszego w UE kompleksowego zakładu recyklingu baterii samochodowych do pojazdów elektrycznych. Technologia na świecie nieustannie się rozwija, co prowadzi do tego, że mamy do czynienia z coraz to nowszymi rozwiązaniami w motoryzacji. Ludzi męczą już spaliny, które wytwarzane są przez tradycyjne silniki spalinowe i diesla. Z początku nieśmiale na rynek zaczynały wchodzić rozwiązania hybrydowe. Dzisiaj mamy już do czynienia z samochodami elektrycznymi, które mają JBmx. Niemiecki producent samochodów osobowych Daimler nieustannie pracuje nad systemem akumulatorów do samochodów elektrycznych. Eksperci zaangażowani ten projekt szczegółowo rozpatrują sposoby przechowywania energii, prowadzą badania, aby powstał najlepszy model akumulatora. Mając świadomość, że stanowi on podstawową część samochodu, analizują poszczególne aspekty techniczne i zmierzają do modernizacji akumulatorów generacja akumulatorów do samochodów elektrycznychEksperci w dziedzinie motoryzacji pracują nad stworzeniem akumulatora nowej generacji. Skupiają się nad zarządzaniem ciepłem, które znacząco wpływa na wydajność i długość użytkowania wprowadza na rynki światowe swój najnowszy model samochodu elektrycznego Mercedes EQC, który został wyposażony w akumulator litowo-jonowy z pojemnością 80 kWh, czego efektem jest zasięg od 374 do 417 km a także bardzo wydajny elektryczny napęd rozwiązania technologiczne budzą coraz większe zainteresowanie samochodami z napędem także >> Przelicznik KW na KM – sprawdź dlaczego trzeba przeliczaćMimo dużej wydajności tych nowoczesnych akumulatorów, producent samochodów nadal pracuje nad wprowadzeniem zmian, ulepszeń, które pozwolą stworzyć alternatywę dla baterii litowo-jonowych. Nie chodzi tylko o czas ładowania i gęstość energii, ale stabilny rozwój. Innowacyjnym pomysłem jest wszechstronne podejście do produkcji akumulatorów z wykorzystaniem sto procent energii z odnawialnych tylko pojemność akumulatora jest istotna?Najważniejszą kwestią, jaka brana jest pod uwagę przy projektowaniu nowej generacji akumulatorów jest bezpieczeństwo, wszelkie wprowadzane zmiany nie idą na kompromis w tym aspekcie. Daimler posiada wiele zastosowań baterii nie tylko do samochodów osobowych, ale również do Mercedesów dostawczych, autobusów i ciężarówek. Akumulatory 48-woltowe znalazły zastosowanie do napędu hybrydowego oraz do samochodów także >> Linia akumulatorów Uruchom® KamperProdukcja samochodów wiąże się z wykorzystaniem dużej ilości różnych surowców w tym pochodzących z zasobów naturalnych. Zrównoważony rozwój nastawiony jest na ich znaczne ograniczenie, dlatego prowadząc badania nad nowymi rozwiązaniami w odniesieniu do akumulatorów, eksperci dążą do zastąpienia cennych materiałów, zmniejszając ich uwagę brany jest recykling pozwalający na efektywniejsze wykorzystanie pozyskanych już surowców. Wpłynie to korzystnie na kwestię środowiskową produkowanych samochodów, które obecnie w 95% podlegają podaje, że za 10 lat na rynku pojawią się akumulatory do recyklingu, dzięki czemu będzie można odzyskać tak cenne surowce jak: nikiel, kobalt, miedź a także działania podejmowane są na razie na bateriach testowych, ale są już opracowane procesy zastosowania surowców wtórnych w cyklu używane obecnie do produkcji akumulatorów Akumulatory litowo-jonowe zawierają dwie metalowe folie miedziane lub aluminiowe, pomiędzy nimi są 2 elektrody, czyli anoda i katoda, między którymi dochodzi do reakcji elektrycznej, która potrzebuje takiego metalu jak lit. Katoda generuje największe koszty, ponieważ w jej skład wchodzą: mangan nikiel i kobalt, natomiast anoda zawiera lit, elektrolity, proszek grafitowy i separator. Trwające badania zmierzają do zastąpienia proszku grafitowego krzemem, co pozwoli osiągnąć większą gęstość energii w bateriach o 20-25%. Ponadto krzem poprawia szybkość ładowania. Również możliwe okazuje się zastąpienie kobaltu innymi materiałami, potwierdzają to prowadzone badania nad nową generacją akumulatorów. Surowce takie jak kobalt i lit mogą zostać zastąpione materiałami opartymi na manganie, który jest prostszy w dla akumulatorów litowo-jonowych są baterie litowo-siarkowe. Jak wiadomo, siarka należy do odpadów przemysłowych, który można w prosty sposób poddać recyklingowi. Jednak do wprowadzenia takiej techniki w samochodach osobowych potrzeba jeszcze wielu również badania nad zastąpieniem litu, jest to możliwe, dzięki wprowadzeniu w jego miejsce się, że obecnie nie ma zamiennika dla akumulatora litowo-jonowego. Okazuje się, że w niektórych zastosowaniach jest to jednak możliwe. Mowa jest o baterii półprzewodnikowej zawierającej stały elektrolit, znajdzie ona zastosowanie w autobusie Mercedes-Benz eCitaro już w drugiej połowie 2020 roku. Innowacyjna technologia posiada długi cykl życia, akumulator w swoim składzie nie ma niklu, kobaltu i manganu. W tym przypadku niższa jest gęstość energii, dlatego bateria ładuje się wolniej i ma duży rozmiar. Posiada zastosowanie do pojazdów użytkowych, ale do samochodów osobowych jest nieodpowiednia. Szybkie ładowanie nowoczesnych akumulatorów litowo-jonowych jest możliwe, ale tylko jeśli mamy dostępną odpowiednio dużą mocCzas ładowania akumulatorów skrócił się w ostatnich latach do tego stopnia, że praktycznie niemożliwe staje się wykorzystanie w pełni ich możliwości w pojazdach - ze względu na ograniczoną dostępną moc. Produkowane obecnie akumulatory litowo-jonowe można zazwyczaj naładować do 80% ich pojemności w czasie od 15 do 60 minut, przy czym zaznaczyć należy, że większy prąd ładowania powoduje szybszą degradację akumulatora. Niektórzy producenci, tacy jak Altair Nanotechnologies oraz Toshiba posiadają już opracowane akumulatory, wykorzystujące tytanian litu, które można naładować do 80-90% w mniej niż 5 minut, a do 100% w około 10 minut i to przy zachowaniu żywotności na poziomie 10-15 lat. Obaj wymienieni producenci przymierzają się do komercjalizacji swoich produktów na dużą skalę. Toshiba inwestuje ponad 300 mln USD aby w 2010r. produkować 3 mln ogniw SCiB miesięcznie oraz 10 mln ogniw miesięcznie w 2015r. Tymczasem Altairnano testuje swoje akumulatory w motoryzacji w takich pojazdach jak: Proterra EcoRide BE35, Lightning GT, czy Current Eliminator V. Ogniwo SCiB (Super Charge ion Battery) 4,2 Ah 2,4 V [1] Ogniwo Altairnano 50 Ah 2,3 V [6] Okazuje się jednak, że akumulatory litowo-jonowe można ładować jeszcze szybciej - w sekundy. Dowiedli tego naukowcy z Massachusetts Institute of Technology, którzy zmodyfikowali materiał elektrod LiFePO4, osiągając czas ładowania i rozładowania próbki ogniwa na poziomie 10-20 s. Przy tak krótkich czasach ładowania-rozładowania zaciera się granica między akumulatorami, a superkondensatorami. Artykuł prezentujący dokonanie pracowników MIT ukazał się w marcu 2009r. w prestiżowym czasopiśmie Nature. Bardzo możliwe, że nowa technologia wejdzie do produkcji w ciągu kilku lat. Próbka nowego materiału [7] Naukowcy z MIT przewidują, że nowe akumulatory znajdą zastosowanie w urządzeniach przenośnych. Jednak przy tak krótkich czasach problematyczne wydaje się naładowanie nawet telefonu komórkowego, nie wspominając o laptopie. akumulator BL-5C [10] Teoretyczna moc ładowania telefonu z akumulatorem BL-5C (1020 mAh, 3,7 V, około 3,77 Wh) Czas ładowaniaŚrednia moc ładowania [W] 1 h 3,77 30 min 7,54 15 min 15,08 10 min 22,6 5 min 45,2 1 min 226 20 s 678 10 s 1356 Tabela 1: Teoretyczna moc ładowania telefonu z akumulatorem BL-5C (1020 mAh, 3,7 V, około 3,77 Wh) Jak widać powyżej, ładowanie telefonu komórkowego z akumulatorem BL-5C w 10 s wymagałoby blisko 1,4 kW mocy (bez uwzględniania sprawności procesu) oraz stosowanej ładowarki. Dokonując tych samych obliczeń dla laptopa okaże się, że niezależnie od możliwości akumulatora, nie naładujemy laptopa w minutę dysponując w mieszkaniu zasilaniem 16 A, 230 V, a więc teoretycznie mocą jedynie 3680 W. akumulator Whitenergy [11] Teoretyczna moc ładowania laptopa z akumulatorem Whitenergy (8800 mAh, 11,1 V, około 98 Wh) Czas ładowaniaŚrednia moc ładowania [W] 1 h 98 30 min 196 15 min 392 10 min 588 5 min 1176 1 min 5880 20 s 17640 10 s 35280 Tabela 2: Teoretyczna moc ładowania laptopa z akumulatorem Whitenergy (8800 mAh, 11,1 V, około 98 Wh) Z powyższych obliczeń wynika, że tylko najmniejsze urządzenia przenośne będą mogły w przyszłości wykorzystywać nowe akumulatory do ładowania w przeciągu sekund. W przypadku laptopów, niezasadne wydaje się schodzenie z czasem ładowania poniżej 5 minut ze względu na zbyt dużą moc. Ponadto do ładowania w ciągu 5-10 minut wystarczą w zupełności akumulatory SCiB Toshiby. A co z pojazdami? Czy one będą mogły być kiedykolwiek ładowane w przeciągu sekund? Nie. A przynajmniej nie w przewidywalnej przyszłości. Spójrzmy jak wyglądają tabele dla trzech przykładowych pojazdów: ELMOTO HR-2 Teoretyczna moc ładowania akumulatora w lekkim motocyklu ELMOTO HR-2 (1,2 kWh) Czas ładowaniaŚrednia moc ładowania [kW] 1 h 1,2 30 min 2,4 15 min 4,8 10 min 7,2 5 min 14,4 1 min 72 20 s 216 10 s 432 Tabela 3: Teoretyczna moc ładowania akumulatora w lekkim motocyklu ELMOTO HR-2 (1,2 kWh) Mitsubishi i-MiEV Teoretyczna moc ładowania akumulatora w samochodzie Mitsubishi i-MiEV (16 kWh) Czas ładowaniaŚrednia moc ładowania [kW] 1 h 16 30 min 32 15 min 64 10 min 96 5 min 192 1 min 960 20 s 2880 10 s 5760 Tabela 4: Teoretyczna moc ładowania akumulatora w samochodzie Mitsubishi i-MiEV (16 kWh) Tesla Model S Teoretyczna moc ładowania akumulatora w samochodzie Tesla Model S (70 kWh) Czas ładowaniaŚrednia moc ładowania [kW] 1 h 70 30 min 140 15 min 280 10 min 420 5 min 840 1 min 4200 20 s 12600 10 s 25200 Tabela 5: Teoretyczna moc ładowania akumulatora w samochodzie Tesla Model S (70 kWh) Analizując powyższe wyniki można stwierdzić, że ładowanie pojazdów elektrycznych w ciągu sekund to czysta abstrakcja. Nawet najmniejszy pojazd ELMOTO HR-2 potrzebuje 72 kW, żeby naładować się w minutę i to wciąż bez uwzględniania sprawności ładowarki. Jeśli chodzi o Mitsubishi i-MiEV to do ładowania w przeciągu minuty potrzebujemy już ponad 1 MW mocy. Tesla Model S potrzebowałaby natomiast ponad 4,2 MW mocy, aby uzupełnić energię w minutę. Wydaje się zatem, że odkrycie naukowców z MIT nie będzie miało żadnego znaczenia dla pojazdów elektrycznych i hybrydowych. Akumulator, który można naładować w sekundy to rzecz zdecydowanie wyprzedzająca swój czas. Niemniej jednak należy mieć nadzieję, że opracowanie akumulatorów, posiadających zdolność ładowania i rozładowywania w 10-20 s, zaowocuje zwiększeniem ich trwałości przy dłuższych czasach, rzędu kilkudziesięciu minut. Baterie litowo-jonowe dla pojazdów elektrycznych stały się jedną ze specjalności polskiego eksportu. Trafiają głównie do innych państw członkowskich Unii Europejskiej. Ale, aby utrzymać pozycję unijnego lidera, a jednocześnie skutecznie konkurować z producentami azjatyckimi, Polska musi nie tylko dalej rozwijać zdolności produkcyjne, ale również wytwarzać akumulatory litowo-jonowe o niższym śladzie węglowym. Ich wynalezienie i upowszechnienie się zmieniło świat. Dało nam już wszechobecne urządzenia mobilne, a teraz pozwoli na ogromną rewolucję w motoryzacji i rozpowszechnienie samochodów elektrycznych. Nic dziwnego, że opracowanie baterii litowo-jonowych nagrodzono w 2019 r. Nagrodą Nobla w dziedzinie chemii. Gdy w Sztokholmie wręczano królewską nagrodę trzem pracującym na przestrzeni wielu lat nad tym wynalazkiem i jego udoskonaleniem naukowcom, którzy wzajemnie korzystali ze swoich doświadczeń – a chodzi o Amerykanina Johna B. Goodenougha, Brytyjczyka M. Stanleya Whittinghama oraz Japończyk Akirę Yoshino – Polska już była największym w Unii Europejskiej eksporterem akumulatorów litowo-jonowych dla pojazdów elektrycznych. Perspektywy dla dalszego rozwinięcia tej branży są nad Wisłą duże, ale do pokonania jest kilka wyzwań – głównie natury energetyczno-klimatyczno-środowiskowej. Nobel za baterie litowo-jonowe. Europa w tyle w ich produkcji Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii przyznano w tym roku za stworzenie i rozwój baterii litowo-jonowych. Potentatem w produkcji baterii litowo-jonowych jest dziś Azja. Europa pozostaje daleko w tyle, choć wyjątkiem jest na jej tle Polska. Tegoroczna Nagroda Nobla z chemii powędrowała … Eksport ciągle rośnie Wywołany przez pandemię COVID-19 kryzys gospodarczy nie zahamował wzrostu eksportu baterii litowo-jonowych wyprodukowanych Polsce. Jego wartość według danych Głównego Urzędu Statystycznego przekroczyła na koniec 2020 r. 400 mln euro. I ciągle rośnie. Baterie są też polskim towarem eksportowym numer jeden. Pod koniec ubiegłego roku wskoczyły na pierwsze miejsce najczęściej sprzedawanych za granicę polskich produktów. Wszystko to wynika przede wszystkim ze zwiększania produkcji akumulatorów litowo-jonowych w Polsce „Bateria nawet co dziewiątego samochodu elektrycznego jeżdżącego Europie będzie pochodziła z Polski” – mówił już w 2017 r. premier Mateusz Morawiecki, gdy startowała budowa największej obecnie istniejącej europejskiej fabryki baterii litowo-jonowych w Biskupicach Podgórnych na Dolnym Śląsku. Zakład należy do koreańskiego koncernu LG Energy Solutions (dawniej LG Chem). Wytwarzanych jest tam nawet 100 tys. akumulatorów rocznie. Ale wiele wskazuje na to, że polskich baterii będzie w europejskich samochodach elektrycznych jeszcze więcej. Miliardy na rozwój baterii elektrycznych w UE Komisja Europejska zatwierdziła finansowe wsparcie dla kilku państw europejskich z przeznaczeniem na projekt wsparcia badań i innowacji w obszarze produkcji baterii do samochodów elektrycznych. Wśród siedmiu państw jest Polska. Nowy fundusz, na finansowanie którego zgodę wyraziła w poniedziałek Komisja Europejska, … W Polsce będzie największa fabryka ogniw litowo-jonowych na świecie LG idzie bowiem za ciosem. Koreański koncern zapowiedział w ostatni czwartek (21 stycznia) rozbudowę swojego zakładu w Kobierzycach pod Wrocławiem. Ta fabryka, kiedy zostanie ostatecznie pod koniec 2022 r. rozbudowana, ma zatrudniać nawet 10 tys. osób. „To będzie największa fabryka akumulatorów EV na świecie. Może zaspokoić nawet 60 proc. obecnego zapotrzebowania na takie baterie w Europie” – powiedział prezes Agencji Rozwoju Przemysłu Cezariusz Lesisz. ARP przyznała inwestorowi swoje wsparcie. O skali najnowszej planowanej inwestycji LG w Polsce najlepiej świadczy to, że fabryka w Kobierzycach chce wytwarzać rocznie akumulatory o łącznej pojemności 100 GWh. Pozwoliłoby to wyposażyć w akumulatory ponad 1 mln samochodów elektrycznych lub prawie 10 mln hybryd plug-in. No i znacząco zwiększyć globalną roczną pojemność ogniw litowo-jonowych, która w 2019 r. wyniosła 180 GWh. Największy obecnie w pełni działający zakład znajduje się w Chinach. Fabryka koncernu BYD w Qinghai ma jednak mocne produkcyjne na poziomie 60 GWh rocznie. W Polsce inwestują też w produkcję akumulatorów litowo-jonowych inne koncerny z Korei Południowej, np. SK Innovations, Nara Battery Engineering, Foosung czy Enchem. Zakłady produkcyjne powstały nie tylko na Dolnym Śląsku, ale także w Kędzierzynie-Koźlu na Opolszczyźnie czy w Dąbrowie Górniczej w rejonie Zagłębia. Inwestycje w Polsce realizują lub planują zrealizować także – belgijski Umicore, brytyjski Johnson Matthey czy szwedzki Northvolt. Ale w Polsce znajduje się nie tylko produkcja gotowych ogniw, ale również komponentów do nich – separatorów, kabli czy elektrolitów. Chiński koncern Zhangjiagang Guotai-Huarong New Chemical Materials chce w Polsce postawić największą w Europie fabrykę elektrolitu do baterii litowo-jonowych. Tego typu zakład chce budować także chiński Capchem. Koreański Kyungshin planuje zaś rozszerzać produkcję kabli. IBM stworzył baterie ze słonej wody? IBM poinformował o udanych testach zupełnie nowego typu baterii elektrycznej, który może zrewolucjonizować magazynowanie energii. Nowatorskie ogniwa miałby być pozbawione metali ciężkich, a wykorzystywać składniki z… morskiej wody. Tegoroczna Nagroda Nobla w dziedzinie chemii przyznana została trzem naukowcom, którzy niezależnie od … Odbiorcy głównie w Niemczech, ale nie tylko Większość polskiej produkcji ogniw litowo-jonowych nie bez przyczyny jest zlokalizowana w zachodniej części kraju. Największymi odbiorcami wytworzonych w Polsce baterii są bowiem koncerny niemieckie – Volkswagen, Daimler i BMW. Trafiają one także do pojazdów produkowanych pod marką Škoda. Ale w Polsce wytwarza się również akumulatory dla elektrycznych i hybrydowych samochodów francuskich (Renault), brytyjskich (Jaguar) czy koreańskich (Hyundai). W nowym zakładzie w Kobierzycach mają także powstawać baterie do amerykańskich Fordów – Mustanga i Transita. „Nie można też zapomnieć o tym, że koncern BMZ w Gliwicach na Śląsku wytwarza baterie do elektrycznych rowerów, skuterów, elektronarzędzi czy zelektryfikowanych autobusów” – dodaje w rozmowie z Jan Wiśniewski z Polskiego Stowarzyszenia Paliw Alternatywnych. Pozytywny wpływ na popyt na baterie litowo-jonowe wywiera także sukcesywny spadek ich cen. W latach 2010-2019 cena jednej kWh wytworzonej w takim akumulatorze obniżyła się licząc w dolarach o aż 90 proc. Jeszcze kilka lat temu nawet 60 proc. ceny końcowej samochodu elektrycznego stanowił właśnie koszt baterii. Teraz to już jednak około 30 proc. Udało się to osiągnąć z jednej strony dzięki większej wydajności samych baterii, a także wprowadzaniu rozwiązań pozwalających zmniejszyć potrzebną do produkcji ilość drogich i rzadkich pierwiastków takich jak np. kobalt czy lit. Na przykład opracowanie akumulatorów ze stałym elektrolitem sprawia, że znika potrzeba wykorzystywania pierwszego z nich. Sukces Tesli napędzi produkcję w Polsce? O tym, że zainteresowanie akumulatorami litowo-jonowymi na świecie będzie rosnąć świadczy też ubiegłoroczny sukces amerykańskiego koncernu Tesla, który mimo wywołanego przez pandemię COVID-19 kryzysu gospodarczego wyrobił swoje plany, założone jeszcze przed pojawieniem się koronawirusa. A w każdym razie był tego niezwykle bliski. Z zaplanowanych 500 tys. pojazdów marki Tesla na rynek nie trafiło tylko… 450 sztuk. Firma Elona Muska niezwykle łatwo też pozyskiwała nowy kapitał. Jej giełdowa wartość urosła w 2020 r. aż o 754 proc. w stosunku do końca poprzedniego roku, co wywindowało założyciela koncernu na pierwsze miejsce listy najbogatszych ludzi na świecie, choć jeszcze rok wcześniej był na niej na 50. miejscu. Tesla intensywnie pracuje więc nad zwiększaniem swoich mocy produkcyjnych, w czym mają pomóc tzw. Gigafabryki. Jedna z nich powstanie w Europie, a konkretnie w Niemczech, tuż obok Berlina. Koncepcja Gigafabryki zakłada jednak wytwarzanie nie tylko gotowych pojazdów, ale też podzespołów do nich. Musk zapowiedział już, że do 2030 r. Tesla we własnych fabrykach będzie wytwarzać rocznie akumulatory litowo-jonowe o łącznej pojemności aż… 3 tys. GWh. Ale prawdopodobnie i tak amerykański koncern – przynajmniej przez obecną dekadę – dalej będzie potrzebować zewnętrznych dostawców. Jak wyjaśnia w rozmowie z Rafał Bajczuk z Fundacji Promocji Pojazdów Elektrycznych, obecnie Tesla kupuje baterie od koreańskiego LG Chem, japońskiego Panasonica oraz chińskiego CATL. „Amerykański producent samochodów pracuje też nad własną produkcją nowego typu ogniw bateryjnych 4680 (ich nazwa pochodzi od wymiarów: 46 mm średnicy, 80 mm długości). Ogniwa będą produkowane w amerykańskiej fabryce Tesli oraz – od lata 2021 r. – w europejskiej fabryce w Berlinie. Ale nowe ogniwa dla Tesli dalej będzie również produkować Panasonic, a prawdopodobnie także LG” – wyjaśnia ekspert. Jego zdaniem „prawdopodobny sukces sprzedażowy Tesli będzie skutkował zwiększeniem zamówień na ogniwa u producentów zewnętrznych, w tym w Polsce“. „Wzrost popularności elektromobilności jeszcze bardziej zwiększy popyt na produkcję baterii do tych samochodów. Przed sektorem rozpościerają się świetne perspektywy rozwoju“ – prognozuje Bajczuk. O tym, że tak duża produkcja baterii litowo-jonowych lub komponentów do nich została zlokalizowana w Polsce zadecydowały niższe niż w Europie Zachodniej koszty pracy oraz atrakcyjne położenie geograficzne, a więc bliskość wielu europejskich fabryk motoryzacyjnych przy jednoczesnym istnieniu dobrych połączeń komunikacyjnych. Ale także finansowe wsparcie publiczne dla inwestorów. Polski rząd w 2019 r. zapowiedział przeznaczenie na to nawet 3,1 mld euro. Kilka wyzwań przed producentami baterii w Polsce Ale branża ma też przed sobą poważne wyzwania. Jan Wiśniewski wskazuje na kwestie administracyjne. „Najlepszym przykładem jest planowana fabryka elektrolitu Guotai-Huarong w Godzikowicach na Dolnym Śląsku, gdzie Samorządowe Kolegium Odwoławcze uchyliło decyzję wójta o środowiskowych uwarunkowaniach inwestycji i cały proces musiał rozpocząć się od nowa” – wskazuje ekspert. Również w Śremie w Wielkopolsce, gdzie na terenie dawnych zakładów BASF produkcję elektrolitu chce uruchomić Capchem, wciąż nie ma na to zgody starostwa powiatowego. Władze samorządowe wzięły pod uwagę protesty części mieszkańców, którzy boją się zanieczyszczeń. I uznały, że inwestor nie przygotował odpowiedniej oceny ryzyka środowiskowego. Wiśniewski dodaje jednak jeszcze jedno wyzwanie. „Chodzi o to, aby fakt lokalizacji w Polsce tak wielu zakładów został w możliwie efektywny sposób wykorzystany wewnętrznie – w postaci rozwijania kompetencji oraz budowy ekosystemu angażującego w proces produkcyjny również polskie podmioty”. Z kolei Rafał Bajczuk wskazuje na inną kwestię – sprostanie wymogom planowanej unijnej dyrektywy w sprawie baterii, która zakłada, że od 2027 r. producenci baterii będą musieli raportować ślad węglowy swojego produktu. „Dla Polski, która ma jeden z najbardziej emisyjnych miksów energetycznych w UE może to oznaczać, że przestaniemy być atrakcyjnym miejscem dla inwestycji w sektor produkcji baterii. Jeśli chcemy, żeby Polska była w długim okresie atrakcyjnym miejscem dla sektora produkcji baterii należy też zadbać o dobre regulacje i atrakcyjne warunki dla inwestycji w recycling baterii, żeby zagwarantować producentom dostęp do surowców do produkcji nowych ogniw bateryjnych” – mówi. Konkurencja z Azją możliwa, choć trudna Największym producentem ogniw litowo-jonowych pozostają Chiny. W obszarze tych mniejszych – do laptopów, smartfonów czy innych urządzeń mobilnych – raczej już numerem jeden pozostaną. Większość produkcji urządzeń potrzebujących takich ogniw też zlokalizowana jest bowiem w Państwie Środka. Ale z akumulatorami do pojazdów elektrycznych może być inaczej. Ich produkcja rozsiana jest po całym świecie, a wiele fabryk znajduje się w Europie. Ale – jak zaznacza Jan Wiśniewski – Stary Kontynent ma jeszcze bardzo dużo do nadrobienia. „W 2020 r. czołowymi producentami ogniw litowo-jonowych były kraje azjatyckie: Chiny, Korea Południowa oraz Japonia. Państwo Środka w ubiegłym roku odpowiadało aż za 77 proc. wytwarzanych na świecie ogniw oraz odpowiednio 80 proc. surowców i 60 proc. komponentów związanych z sektorem bateryjnym” – mówi. Jak dodaje, w Europie realizowane są inwestycje mające zmniejszyć ten dystans – takie jak np. fabryka Northvolt w szwedzkim Skellefteå – ale producenci azjatyccy również budują kolejne zakłady, także w Europie (np. CATL w Niemczech). Do tego, z istniejących już na świecie 142 dużych fabryk baterii litowo-jonowych aż 109 znajduje się w Chinach. Zdobycie niezależności w zakresie produkcji baterii stało się jednak priorytetem dla instytucji unijnych. Komisja Europejska zapowiedziała w ubiegłym roku, że do 2025 r. UE będzie pod względem takiej produkcji samowystarczalna, a nawet – po zaspokojeniu potrzeb europejskiej branży motoryzacyjnej – uda jej się zbudować zdolności eksportowe. Jak przypomina Rafał Bajczuk, Europa mocno inwestuje w swoją produkcję. Według wyliczeń KE tylko w 2019 r. w całym łańcuchu wartości akumulatorów w UE zainwestowano około 60 mld euro, czyli trzy razy więcej niż w Chinach. W konkurencji z azjatyckimi producentami pomóc ma także postawienie na kwestie środowiskowe. „Nowa unijna propozycja przepisów dotyczących baterii ma również na celu stworzenie konkurencji opartej na zrównoważonym rozwoju. Chodzi nie tylko o niski ślad węglowy, ale także o zrównoważone, a w tym sensie także etyczne pozyskiwanie materiałów. W tym obszarze gracze z UE mogą odnieść sukces“ – tłumaczy Bajczuk. Ale tu znów wracamy do stojącego przed Polską wyzwania dotyczącego obniżenia śladu węglowego polskich fabryk. Szwedzi budując fabrykę w Skellefteå od razu założyli konkurowanie z Chińczykami nie tylko ceną i wydajnością produktu, ale także ekologicznością jego wytwarzania. Ale Jan Wiśniewski nazywa jednak plany osiągnięcia przez UE samowystarczalności w produkcji baterii litowo-jonowych w najbliższych pięciu latach – „bardzo optymistycznymi”. „Prognozy Bloomberg New Energy Finance, zakładają że do 2025 r. państwa azjatyckie utrzymają dominującą pozycję” – zauważa. Branża automotive, Baterie samochodowe, Automatyzacja procesówKomponenty z EPP w produkcji baterii litowo-jonowych do samochodów elektrycznych – zastosowania i korzyści 30 grudnia 2020 Producenci samochodów elektrycznych najczęściej wybierają akumulatory litowo-jonowe (Li-Ion), gdyż pozwalają one przejechać więcej kilometrów w porównaniu do innych technologii. Choć w tym przypadku nie występuje efekt pamięci, a żywotność LITOWO-JONOWYCH baterii samochodowych jest duża, powinny być eksploatowane w odpowiednich warunkach. Czym są baterie litowo-jonowe i jak je chronić? Baterie litowo-jonowe po raz pierwszy zastosowano do zasilania kamer na początku lat 90. i od tamtego czasu zaczęły się szybko rozpowszechniać. Ich sporą przewagą w stosunku do baterii wodorkowych czy niklowo-kadmowych jest większa gęstość energii. Oznacza to, że są w stanie przechować jej więcej w przeliczeniu na każdy kilogram ogniwa. Ponadto ta technologia ma jeszcze spory potencjał rozwoju – ocenia się, że tego typu baterie już za dekadę będą w stanie magazynować dwu- lub trzykrotnie więcej energii, do 300-350 Wh/kg. Jednocześnie ich produkcja jest relatywnie tania. Baterie litowo-jonowe są bardzo trwałe i żywotne, jednak niesprzyjające warunki eksploatacji czy przechowywania mogą skrócić czas ich eksploatacji lub nawet doprowadzić do ich awarii. Są one wrażliwe szczególnie na skrajne temperatury, przed którymi chronią je między innymi montowane w samochodach nowoczesne układy chłodzenia i podzespoły z innowacyjnych pianek izolacyjnych z ekspandowanego polipropylenu (EPP). Zobacz też: Know-how w dziedzinie rozwoju tworzyw i formowania wtryskowego – ponad 30 lat doświadczenia Knauf Industries Automotive Jak działają akumulatory litowo-jonowe? BudowaI BEZPIECZEŃSTWO baterii LI-Ion w samochodzie elektrycznym Komponenty z EPP w budowie akumulatora do samochodu elektrycznego Stosowane w bateriach samochodów elektrycznych ogniwa litowo-jonowe posiadają dwie elektrody – dodatnią i ujemną. Są one rozdzielone elektrolitem w formie cieczy, żelu lub ciała stałego, którego funkcją jest przenoszenie ładunków między nimi. Dostępne na rynku baterie litowo-jonowe mogą się różnić składem chemicznym i konstrukcją, jednak we wszystkich przypadkach nośnikiem ładunku są jony litu. Ich producenci wciąż pracują nad zwiększeniem gęstości energii, poszerzeniem zakresu temperatury pracy, skróceniem czasu ładowania czy przede wszystkim bezpieczeństwem użytkowania. Chodzi o to, by nie dopuścić do nadmiernego wzrostu temperatury elektrolitu, czemu zapobiegają specjalne domieszki, aktywne układy chłodzenia w samochodzie czy też stosowane w budowie akumulatora innowacyjne izolatory. Aby zapobiec potencjalnemu zagrożeniu zamiast dużych akumulatorów w samochodach elektrycznych montuje się zestawy nawet kilku tysięcy małych ogniw litowo-jonowych, które są odizolowane od innych podzespołów. W ten sposób nawet jeśli dojdzie do awarii jednego z nich, nie dochodzi do dalszej emisji ciepła czy zwarć elektrycznych między poszczególnymi celami. Zestawy są ponadto montowane w samochodach w taki sposób, aby były jak najmniej narażone na uszkodzenia. Czytaj więcej: Rodzaje akumulatorów do samochodów elektrycznych – który z nich jest najlepszy? Jak ZWIĘKSZYĆ WYTRZYMAŁOŚĆ baterii LITOWO-JONOWYCH w samochodzie elektrycznym? Z tworzywa EPP produkowane są także specjalne pojemniki transportowe na baterie samochodowe i wrażliwą elektronikę Żywotność baterii w samochodach elektrycznych na ogół szacuje się na 10 lat eksploatacji, co daje około 2500-3500 cykli ładowania. W zależności od zastosowanych technologii i sposobu użytkowania czas ten może być nawet dłuższy. Po pierwsze, nie należy dopuszczać do całkowitego rozładowania akumulatora. Samochód pobiera energię nie tylko podczas jazdy, ale także w czasie postoju. Wielomiesięczna przerwa w użytkowaniu może skutkować nawet uszkodzeniem akumulatora. Dlatego, aby uniknąć ponoszenia kosztów wymiany baterii w samochodzie elektrycznym, powinien powinno się je co jakiś czas ładować, nawet podczas gdy nie używamy samochodu. Z drugiej strony akumulatora litowo-jonowego nie należy ładować w 100%. Zalecany poziom naładowania baterii mieści się w przedziale 20-80%. Na stan akumulatora najlepiej wpływa ładowanie z niewielką mocą. Korzystanie ze stacji szybkiego ładowania samochodów elektrycznych wysokiej mocy skraca żywotność baterii. Kolejnym ważnym czynnikiem jest temperatura – zarówno upały, jak i mrozy źle wpływają na kondycję baterii litowo-jonowej. Dopuszczalny zakres temperatur ich pracy wynosi od 0 do 45°C, przy czym wskazane jest by ta druga wartość nie przekraczała 30°C. Dlatego tak duże znaczenie dla stanu baterii mają zastosowane w jej konstrukcji materiały izolacyjne. Z bardzo przyszłościowych warto wyróżnić spieniony polipropylen EPP, który już dziś znajduje zastosowanie zarówno jako surowiec do produkcji opakowań ochronnych na baterie, jak i komponentów izolacyjnych w zestawach akumulatorowych. Spieniony polipropylen – innowacyjna izolacja akumulatora Stosowane w samochodach baterie litowo-jonowe są wrażliwe zarówno na czynniki termiczne, jak i mechaniczne, dlatego muszą być przechowywane, transportowane i eksploatowane w warunkach zapewniających ich jak najdłuższą żywotność. Materiałem, który okazał się szczególnie skuteczny we wszystkich tych zastosowaniach, jest spieniony polipropylen (EPP). Doskonale sprawdził się przy produkcji opakowań do transportu baterii, gdyż posiada doskonałe właściwości termoizolacyjne i skutecznie chroni zawartość przed uszkodzeniami mechanicznymi. Dostosowane do wymagań branży automotive opakowania Komebac® mogą być pod każdym względem dopasowane do kształtu i wymiarów baterii litowo-jonowych oraz posiadać specjalne ochronne wkładki. W ten sposób baterie są zabezpieczone w 100% – nie tylko przed przenikaniem ekstremalnych temperatur podczas transportu, ale także wilgocią i wstrząsami. Materiał doskonale pochłania uderzenia, nie ulega rozpadaniu się czy odkształceniom. Wszystko to spowodowało, że znalazł teraz zastosowanie także przy produkcji baterii, jako surowiec do wytwarzania samochodowych zestawów akumulatorowych. Obecnie produkuje się z niego separatory cel akumulatorowych, specjalne izolacje oraz szyny mocujące. Pianka EPP jest również doskonałym izolatorem elektrycznym, dzięki czemu skutecznie zapobiega niekontrolowanemu przepływowi prądu pomiędzy celami i awarii akumulatora.

baterie litowo jonowe do samochodów elektrycznych