Tehnologija se nastavlja razvijati i očekuje se daljnji napredak kad je riječ o kapacitetu, kapacitetu punjenja, sigurnosti i vijeku trajanja. Porsche je izravno uključen u trenutni razvoj kroz Cellforce Group i Group14 Technologies.
Visoki sadržaj energije, visoke performanse, dug životni vijek, maksimalna sigurnost—sve po najnižoj mogućoj cijeni: baterije u električnim vozilima moraju ispuniti mnoge zahtjeve, što dominantna litij-ionska tehnologija već prilično uspješno ispunjava. Daljnja poboljšanja mogu se, međutim, napraviti na gotovo svim njegovim parametrima, a istraživači i industrija trenutno intenzivno rade upravo na tome. Istodobno, potencijalni nasljednici već se nižu. Nije slučajnost da litij-ionske baterije dominiraju današnjim tržištem: atomi litija posebno žele emitirati jedan od svoja tri elektrona, a litij je ujedno i najlakši metal. To čini element popularnom sirovinom za baterije.
“Čisti litij idealan je materijal aktivne anode u smislu gustoće energije”, kaže dr. Stefanie Edelberg, specijalizirana inženjerka baterijskih ćelija u Porsche Engineeringu. “Međutim, iz sigurnosnih razloga, grafit se trenutno prvenstveno koristi kao aktivni anodni materijal koji može apsorbirati litijeve ione.” Osim toga, kapacitet punjenja baterija je vrlo visok, a cijena im je relativno niska. Tome je dodan i njihov dug radni vijek: “1500 do 3000 ciklusa punjenja dok se ne postigne preostali kapacitet od 80 posto ne predstavlja problem”, kaže dr. Falko Schappacher, komercijalni i tehnički direktor Centra za istraživanje baterija MEET na Sveučilištu u Münsteru (WWU). Sada se predviđa vijek trajanja automobilskih baterija do milijun kilometara.
Budući da je litij-ionska tehnologija višekomponentni sustav, postoji mnogo načina da se dodatno optimizira. Uzmimo, na primjer, anodu: grafit se trenutno koristi kao aktivni materijal za anodu. Silicij je zanimljiva alternativa tome jer nudi deset puta veći kapacitet pohrane. “Silicijske anode značajno bi povećale ukupni kapacitet litij-ionske baterije”, kako naglašava Schappacher. Edelberg također ističe prednosti: „Silicij je od posebnog interesa jer pokazuje drugi najveći kapacitet pohrane u smislu težine nakon litija, što omogućuje ćelije s vrlo visokom gustoćom energije. Štoviše, to je drugi najčešći element u zemljinoj kori.” Ćelije s visokom sposobnošću brzog punjenja i koje se mogu napuniti od pet do 80 posto u manje od 15 minuta doista su izvedive.
“Međutim, kada se litij apsorbira, čestice silicija se šire za 300 posto, što rezultira mehaničkim naprezanjem u materijalu i elektrodi”, kaže Schappacher. Ako bi se time oštetile površine elektroda, životni vijek baterije također bi bio smanjen. “Najveća prednost u smislu gustoće energije postiže se upotrebom aktivnog materijala od čistog silicija, ali tada se također morate boriti s najgorim nedostacima u pogledu vijeka trajanja”, kaže Edelberg. Ipak, intenzivno se radi na anodama s vrlo visokim udjelom silicija i do 80 posto.
U budućnosti će pakiranje i dizajn ćelija također igrati važnu ulogu u povećanju snage baterija. Tehnologija Cell-to-pack, na primjer, integrira ćelije izravno u bateriju. “Ovo eliminira male dijelove u sadašnjim baterijama”, kaže prof. Maximilian Fichtner, direktor Helmholtz instituta Ulm (HIU) i voditelj istraživačke jedinice za sustave za pohranu energije na Tehnološkom institutu Karlsruhe (KIT).
