Bateria przyszłości się nie spieszy. Ciśnienie w raju

Mam już swoje lata i wyrobiłem sobie odruch: kiedy słyszę o kolejnych „technologiach przyszłości”, sięgam po kubek herbaty, bo wiem, że to potrwa. Bateria ze stałym elektrolitem miała być tym świętym Graalem: więcej zasięgu, szybsze ładowanie, koniec pożarów. I mimo że słychać to niemal z każdej strony, ja przesadną wiarą w takie marketingowe przechwałki nie grzeszę. I znów okazuje się, że słusznie.

Bo oto Robin Zeng, założyciel CATL, w wywiadzie dla magazynu Caijing wylewa kubeł zimnej wody na głowy tych, którzy już odliczali dni do debiutu baterii solid-state w samochodach. Masowej komercjalizacji przed 2030 rokiem nie ma co oczekiwać.

I tu jest cała sól tej historii. Bo problemem technologii solid-state jest dokładnie to, co miało być jej największym atutem: stały elektrolit. Brzmi jak żart inżyniera po nocnej zmianie, ale żartem nie jest.

W normalnym ogniwie jony litu pływają sobie w cieczy, której w baterii solid-state nie ma. W rezultacie jony muszą przeciskać się przez ciało stałe – a tego, delikatnie mówiąc, nie lubią. Żeby je do tego zmusić, w niektórych konstrukcjach wymagane są bardzo wysokie naciski sięgające 6000 atmosfer. To ponad 600 MPa. Dla porównania: wodór w autach na ogniwa paliwowe trzyma się w zbiornikach pod ciśnieniem nominalnym 70 MPa, czyli prawie dziewięć razy mniejszym. A i tak do tych zbiorników trzeba było wymyślać włókna węglowe i kompozyty.

Innymi słowy: żeby bateria przyszłości w ogóle zadziałała, trzeba ją docisnąć tak, jakby chciało się z węgla zrobić diament. I tu zaczyna się jazda.

Zeng tłumaczy, że materiały o różnej twardości pod takim ciśnieniem odkształcają się każdy po swojemu. Efekt? Niejednorodna struktura, anomalie, rosnący opór wewnętrzny i przyspieszona degradacja. Czyli stały elektrolit miał chronić baterię przed zużyciem podczas szybkiego ładowania, a tymczasem psuje ją już na etapie produkcji, zanim ogniwo w ogóle wyjedzie z fabryki. Pięknie.

Z drugiej strony Toyota, Samsung SDI, Factorial czy QuantumScape nadal utrzymują, że pierwsze komercyjne wdrożenia są realne jeszcze przed końcem dekady.

Tymczasem konkurencja sypie hasłami. Stellantis pochwalił się niedawno, że wsadził prototypowe ogniwa Factorial do testowego Dodge’a Charger Daytona i że trzymają one 0,375 kWh/kg. Chiński Dongfeng mówi o 0,35 kWh/kg i zapowiada rozpoczęcie ograniczonej produkcji. Gęstość energii faktycznie robi wrażenie. Tylko że gęstość energii to tylko jedna kolumna w tabelce. O degradacji i czasie ładowania jakoś cicho.

Jako dumny posiadacz tytułu arcymistrza w sceptycyzmie, z jakimś tam doświadczeniem w marketingu, nie kupuję tych cyferek ze slajdów. A jeśli już mam kupić baterię, to taką, która po trzech latach nie straci połowy pojemności. Stellantis podawał wprawdzie ponad 600 cykli przy walidacji ogniwa, ale to wciąż laboratorium, nie dwadzieścia tysięcy kilometrów w polskim listopadzie.

Sam Zeng zresztą stawia całą technologię all-solid-state na czwartym z dziewięciu poziomów gotowości, czyli mniej więcej tam, gdzie „działa nam na stole, nie pytajcie o resztę”. A próg, od którego w ogóle warto mówić o masowej produkcji, ustawił na milion aut rocznie. Do tego, jego zdaniem, przed 2030 rokiem nie dojdziemy. Pierwsze egzemplarze, jeśli już się pojawią, trafią do aut droższych. Czyli w większości nie do was. I nie do mnie.

Jest furtka: ogniwa stało-ciekłe, gdzie ciecz stanowi do 5 procent zawartości. Nie trzeba ich miażdżyć kosmicznym ciśnieniem, bo odrobina płynu pozwala jonom popływać. Genialne w swojej prostocie – tyle że ta odrobina płynu to nadal substancja łatwopalna. Czyli wracamy do punktu wyjścia: bateria, która miała być całkowicie bezpieczna, znów ma w środku coś, co może i chce się zapalić.

I co to mówi o nas wszystkich? Że branża latami sprzedawała nam rewolucję na slajdach, a inżynier, który tę rewolucję ma faktycznie wyprodukować, dopiero teraz mówi głośno: panowie, jony nie skaczą, ciśnienie morduje ogniwa, a milion aut to nie jest liczba na jutro.

Solid-state pewnie przyjdzie. Kiedyś. Pewnie wtedy, gdy część obecnych elektryków będzie już youngtimerami. A do tego czasu bateria przyszłości pozostanie tym, czym była zawsze – melodią przyszłości.