De ce nu sunt utilizate pe scară largă bateriile de pornire ale mașinilor cu ion de litiu?

Deci, atunci când vorbim despre baterii auto, să înțelegem că ne referim la bateria de pornire, organele vitale care ajută la inițierea și alimentarea cu energie pentru mașinile dvs. tradiționale acționate de motor cu ardere internă. Acestea sunt în plus față de bateria de tracțiune mare pe care o folosesc vehiculele electrice (EV) pentru autonomie și putere. Deși tehnologia Li-Ion este utilizată din ce în ce mai frecvent pentru o gamă largă de aplicații, este destul de neobișnuită în ceea ce privește bateriile de pornire auto. Acest articol analizează contextul general al acestui fenomen, examinând aspecte tehnologice, economice și logistice care au împiedicat răspândirea ubiquitară a bateriilor cu litiu-ion în acest domeniu.

Ce funcție are bateria de pornire a automobilului?

Tipul de baterii de pornire pe care le veți găsi în vehiculele motrice este proiectat pentru a produce un impuls scurt de putere, suficient doar pentru a pune motorul în mișcare și a iniția procesul de combustie. De asemenea, acestea trebuie să își desfășoare activitatea la performanțe maxime indiferent de condiții — ierni extrem de reci, veri toride — și să funcționeze în armonie cu electronica vehiculului. Pornirea motorului, spre deosebire de bateriile EV, care sunt atent optimizate pentru densitate energetică (autoturisme cu rază lungă de acțiune), are cerințe complet diferite: densitate de putere și durată de viață în cicluri de înaltă putere. Acest aspect este important, deoarece stabilește standardele maxime în raport cu care orice tehnologie concurentă de baterii care aspiră la astfel de funcții va fi comparată. Tehnologia ionilor de litiu este în general matură, dar întâmpină imediat o întreagă serie de probleme atunci când este utilizată în aceste aplicații, despre care vom discuta în secțiunile următoare.

Limitări tehnologice și de performanță

Se utilizează bateria de ion-litiu, înlocuind astfel acumulatorul tradițional cu plumb, având o densitate energetică mai mare și fiind mai ușoară. Pentru multe aplicații, aceste avantaje nu au un sens atât de mare. O altă întrebare este cum se comportă acestea la temperaturi ridicate și scăzute. Într-un climat rece, celulele de ion-litiu pot fi dificil de gestionat, deoarece oferă doar un anumit număr de amperi de pornire, insuficient pentru pornirea vehiculului. În schimb, bateriile cu acid-plumb sunt puternice și în astfel de condiții, putând oferi întotdeauna energie, chiar dacă temperatura scade. În plus, bateria menționată anterior de ion-litiu necesită, de asemenea, un sistem complicat de monitorizare a tensiunii pentru prevenirea suprasarcinii și/sau dispozitive care împiedică descărcarea excesivă atunci când este încărcată prin mijloace de încărcare într-un vehicul nepotrivit, de exemplu pentru că acel vehicul are nevoie doar de detectoare mult mai simple pentru bateriile cu acid-plumb. Bateriile de ion-litiu trebuie, de asemenea, supravegheate și gestionate atent, altfel ar putea fi deteriorate sau distruse, ceea ce adaugă și mai multă complexitate și costuri.

Probleme economice și de siguranță

Prețul este o altă problemă legată de bateriile de pornire cu litiu-ion. Acestea sunt semnificativ mai scumpe de produs decât bateriile cu acid-plumb, care au beneficiat de zeci de ani de perfecționare și de economii de scară. Și totuși, chiar și la acest preț, bateriile cu acid-plumb sunt abia suficiente pentru majoritatea utilizatorilor finali și producătorilor. Siguranța este un alt factor esențial. Bateria cu litiu-ion poate fi periculoasă sau nu este în totalitate sigură dacă aceasta este străpunsă, încălzită sau scurtcircuitată. Acesta este unul dintre motivele pentru care, deși nu sunt deloc lipsite de riscuri, bateriile cu acid-plumb sunt mai sigure/mai stabile în condiții severe (utilizare auto). Din cauza acestor factori, bateriile cu litiu-ion nu sunt potrivite pentru baterii de pornire de mare volum din punct de vedere economic și al securității.

Prevalența bateriilor cu acid-plumb

Există un motiv pentru care bateria cu acid-plumb a rezistat timp de peste 100 de ani ca sursă principală de pornire în industria auto. Acestea sunt foarte fiabile și pot furniza curentul mare necesar pentru pornirea motorului fără deteriorare severă la descărcare. Mai mult, tehnologia este matură; deja există procese de producție și reciclare care reintroduc majoritatea materialelor în circuit, conform unor cercetări publicate care susțin că aceasta este durabilă. Acest lucru este asociat și cu faptul că bateriile cu acid-plumb se integrează în arhitecturile actuale ale vehiculelor și dovedesc că nu necesită modificări majore ale sistemelor, cum ar fi stațiile de încărcare sau infrastructura electrică. Desigur, ușurința integrării lor în alte tehnologii și instalații, împreună cu costul lor scăzut, le face o alegere evidentă. Concluzia este că industria auto câștigă puțin trecând la litiu-ion pentru pornire, mai ales atunci când tehnologia consolidată cu plumb oferă consumatorilor liniște și siguranță.

Perspective viitoare și tendințe ale industriei

Toate acestea ar putea deveni o poveste diferită în viitor pentru bateriile de pornire, dar se preconizează ca aceste schimbări să fie marginale. Aceste limitări devin totuși din ce în ce mai ușor de gestionat datorită progreselor realizate în ceea ce privește chimia bateriilor cu litiu-ion, inclusiv actualizări ale diverselor variante derivate din fosfatul de fier și litiu care le fac mai sigure și/sau mai rentabile. Tehnologia va trebui însă să evolueze, iar practicile din industrie și consumatorii vor trebui să se adapteze, spun observatorii din domeniu. Pe măsură ce vehiculele introduc tot mai multe funcții electronice și tind spre hibridizare, cererea pentru baterii de pornire s-ar putea transforma, creând eventual un spațiu pentru bateriile cu litiu-ion. Totuși, bateriile cu plumb-acid vor rămâne tehnologia dominantă pe termen scurt, având o infrastructură bine stabilită și oferind avantaje economice. Trecerea la noile tehnologii va fi un amestec de creație și necesitate funcțională.

În concluzie, bateriile auto cu litiu-ion nu sunt răspândite în sistemele start-oprire din cauza limitărilor de performanță și a implicațiilor privind costul, a preocupărilor legate de siguranță și a bazei extrem de puternice a tehnologiei plumb-acid. Tehnologia cu litiu-ion este promițătoare pentru alte aplicații, dar până acum a fost puțin utilizată în pornirea tradițională a autovehiculelor. Aceste premise explică de ce inovația este încă în curs de dezvoltare în alte sectoare, în timp ce soluțiile verificate și testate sunt considerate adecvate pentru sectorul auto.