Zašto se litij-ionske pokretne baterije za automobile široko ne koriste?

Dakle, kada govorimo o automobilskim baterijama, razumijemo da govorimo o pokretačkoj bateriji – vitalnom organu koji pomaže pokretanju i osiguravanju energije za vaše dobro staro vozilo s motorom s unutarnjim izgaranjem. Ove su dodatne u odnosu na veliku vučnu bateriju koju električna vozila koriste za prijeđeni put i snagu. Iako se tehnologija litij-ionskih baterija sve češće koristi za širok spektar primjena, ona je prilično neobična kada je riječ o pokretačkim baterijama za automobile. U ovom članku istražujemo širu sliku iza toga, analizirajući tehnološke, ekonomske i logističke probleme koji su spriječili svuda prisutnu uporabu litij-ionskih baterija u ovoj domeni.

Koja je uloga pokretačke baterije u automobilu?

Vrsta pokretačkih baterija koje ćete pronaći u motornim vozilima dizajnirana je da proizvede kratki potres energije, otprilike dovoljno dugo samo da pokrene motor i započne proces sagorijevanja. Također, one moraju ostvarivati maksimalne performanse bez obzira na uvjete — ledeno hladne zime, vruće ljetne temperature — te usklađeno raditi s elektroničkim sustavima vozila. Pokretanje motora, za razliku od baterija za električna vozila koja su pažljivo optimizirana po pitanju gustoće energije (za automobile s velikim dometom), zahtijeva potpuno drukčije karakteristike: gustoću snage i vijek trajanja pri ciklusima visoke snage. Ova točka je važna jer postavlja visoku razinu usporedbe prema kojoj će se svaka nova tehnologija baterija, koja teži preuzeti takve funkcije, ocjenjivati. Tehnologija litij-ionskih baterija općenito je zrela, ali odmah nailazi na niz problema kada se primjenjuje u ovim svrhama, o čemu ćemo govoriti u sljedećim poglavljima.

Tehnička i performansi ograničenja

Koristi se litij-ionska baterija, a ne tradicionalni olovni akumulator, jer ima veću gustoću energije i manju težinu. Međutim, za mnoge primjene ti prednosti nemaju veliki značaj. Drugo pitanje je kako se one ponašaju na visokim i niskim temperaturama. U hladnom klimatskom području litij-ionske ćelije mogu biti problematične jer pružaju ograničen broj okretaja ampera, što nije dovoljno za pokretanje vozila. Naprotiv, olovne baterije su u takvim uvjetima ipak jake i uvijek mogu osigurati napajanje, čak i kad je hladno. Osim toga, gore spomenuta litij-ionska baterija zahtijeva složeno praćenje napona za sprečavanje prekomjernog punjenja i/ili uređaje za sprečavanje pretjeranog pražnjenja kada se puni pomoću sredstava za punjenje u vozilu koja nisu prilagođena tome, na primjer zato što takvo vozilo zahtijeva znatno jednostavnije detektore za olovne akumulatore. Litij-ionske baterije također moraju stalno pažljivo nadzirati i upravljati njima, inače bi mogle biti oštećene ili uništene, što dodatno povećava složenost i troškove.

Ekonomski i sigurnosni aspekti

Cijena je još jedan problem kod litij-ionskih pokretačkih baterija. One su znatno skuplje za proizvodnju u odnosu na olovne kiseline baterije, koje imaju prednost desetljeća usavršavanja i ekonomije razmjera. Čak i uz tu cijenu, olovne kiseline baterije tek zadovoljavaju većinu krajnjih korisnika i proizvođača. Sigurnost je još jedan ključni faktor. Litij-ionska baterija može biti opasna ili nesigurna ako dođe do probijanja, pregrijavanja ili kratkog spoja. To je također jedan od razloga zbog kojeg su, iako daleko od savršene sigurnosti, olovne kiseline baterije sigurnije/stabilnije u teškim uvjetima (automobilske) uporabe. Zbog ovih čimbenika, litij-ionske baterije loše odgovaraju za masovnu uporabu kao pokretačke baterije s obzirom na ekonomske i sigurnosne aspekte.

Rasprostranjenost olovnih kiselina baterija

Postoji razlog zašto olovno-kiselinska baterija postoji već više od 100 godina kao standard u automobilskoj industriji. One su izuzetno pouzdane i mogu isporučiti visoku struju potrebnu za pokretanje motora bez ozbiljnog oštećenja tijekom pražnjenja. Više od toga, tehnologija je zrela; već postoje procesi proizvodnje i recikliranja koji vraćaju većinu materijala natrag u upotrebu, što prema objavljenim istraživanjima ukazuje na održivost. To se dodatno potkrepljuje činjenicom da olovne baterije odgovaraju postojećim arhitekturama vozila i pokazuju se kao rješenje koja ne zahtijevaju velike promjene u sustavima poput punionica ili električne infrastrukture. Naravno, jednostavnost ugradnje u drugim tehnologijama i tvornicama, zajedno s niskim troškovima, čini ih očiglednim izborom. Na kraju krajeva, automobilska industrija ima malo koristi od prijelaza na litij-jonske baterije za pokretanje, posebno kada uspostavljena olovno-kiselinska tehnologija osigurava mir duha potrošačima.

Buduće perspektive i trendovi u industriji

To bi u budućnosti moglo biti potpuno drugačije za pokretače, ali očekuje se da će te promjene biti marginalne. Međutim, ti ograničenja postaju sve upravljivija napretkom u litij-ionskim kemijskim sastavima, uključujući ažuriranja različitih varijanti derivata litij željezo fosfata koji ih čine sigurnijima i/ili povoljnijima po pitanju cijene. Tehnologija bi ipak morala evoluirati, a industrijske prakse i potrošači bi je morali prihvatiti, kažu posmatrači industrije. Kako vozila uvođenjem sve više elektroničkih značajki prelaze na hibridizaciju, potražnja za pokretačkim baterijama može se promijeniti, što potencijalno otvara prostor za litij-ionske akumulatore. Međutim, olovne baterije i dalje će ostati vodeća tehnologija u kratkoročnom razdoblju, jer imaju uspostavljenu infrastrukturu i nude ekonomske prednosti. Prijevod na nove tehnologije bit će mješavina stvaralačkog inženjerstva i funkcionalne nužnosti.

Ukratko, baterije li-ion za automobile nisu raširene u sistemu start-stop zbog ograničenja u radu i posledica po cenu, bezbednosnih zabrinutosti i veoma jakih pozicija uspostavljene olovne tehnologije. Li-ion je obećavajuća tehnologija za druge primene, ali je do sada relativno malo korišćena u tradicionalnom pokretanju automobila. Ove pretpostavke objašnjavaju zašto se inovacije još uvek razvijaju u drugim sektorima, dok se u automobilskom sektoru koriste proverena i testirana rešenja.