Az NCM 90 akku hozhatja el az árparitást?

Az akkumulátor gyártók folyamatosan kísérleteznek újabb és újabb kémiai összetétellel. A fejlődés megállíthatatlan, azonban egyelőre nincs meg a tökéletes összetétel. Az izgalmasabb kérdés a katód anyaga.

A Tesla jelenleg NCA (lítium, nikkel, kobalt, alumínium) cellákat használ, a többi gyártó jellemzően NCM (lítium, nikkel, kobalt, mangán) akkumulátort alkalmaz, az összetevők aránya azonban eltérő és folyamatosan változik.

Az alábbi táblázat a különböző összetételű akkumulátorok legfontosabb jellemzőinek „osztályzatait” tartalmazva, mutatva az egyes változatok erősségeit és gyengeségeit (1 a legrosszabb, 5 a legjobb érték):

Elsőre talán ijesztő lehet, hogy a biztonság is szerepel a változók között és a nagyobb energiasűrűség vagy alacsonyabb ár érdekében a gyártók hajlandóak a biztonság csökkentésére is. Ez azonban természetesen nem jelent veszélyt az autósra, gyakorlatilag arról van szó, hogy a veszélyesebb összetevő alkalmazása esetén szigorúbbak a BMS és TMS követelményei, azaz míg egy biztonságosabb kémiával rendelkező akkumulátor nem kap hűtést, vagy csak levegős hűtést kap, addig egy alapvetően kevésbé biztonságosnál elengedhetetlen a folyadékhűtés, így összességében nem lesz kevésbé biztonságos az autó.

Az akkumulátorok fejlesztésekor cél, hogy a drágább fémeket olcsóbbakkal helyettesítsék, hiszen például a kobalt ára több mint duplája a nikkel árának. Az NCM 811 kémia idén került sorozatgyártásba, a kínai CATL nevű gyártó alkalmazta elsőként és a NIO ES6 modellbe építik be az új akkut. A szintén kínai BYD idén kezdi az NCM 811 alkalmazását, a CATL és az SK Innovation 2020-ban, a Samsung SDI pedig 2021-ben tervezi. Az LG Chem a tervek szerint inkább az NCM 712 katóddal szerelt tasakos cellákat részesíti előnyben.

Az LG Chem a tasakos cellákban hisz (Forrás: PushEVs)

A fentiekből egyértelmű, hogy a jelent már az NCM 811 akkumulátor cellák jelentik a közeljövőben piacra kerülő elektromos autók esetén. Az NCM 811 cellák remek energiasűrűséget nyújtanak alacsony költségek mellett, így nagyobb hatótávot és kedvezőbb árakat tesznek lehetővé az elektromos autók számára.

A fejlesztésekből, nyilatkozatokból és tanulmányokból már a következő lépcsőfokot is ismerhetjük. Az SK Innovation bejelentése szerint a jövő év elejétől már kizárólag NCM 811 akkumulátor cellákat használnak majd, amely akár 600 km hatótávot is képes biztosítani a villanyautóknak, de 2022-ben a hatótáv már egyáltalán nem lesz probléma, mivel a tervek szerint az NCM 90 akkumulátor cellák gyártására váltanak.

Az NCM 90 (NCM 9.5.5) katódok 90% nikkel, 5% kobalt és 5% mangán tartalommal rendelkeznek, így tovább csökken az akkumulátorgyártásban a ritka és drága kobalt igénye. Fontos kérdés azonban az új akkumulátor várható élettartama, ezzel kapcsolatban jelent meg egy tanulmány a közelmúltban, amelyben a mobiltelefonokra jellemző feszültség határértékekkel is megvizsgálták a különböző katóddal szerelt cellák öregedését. 4,5 V-ig töltve lényegesen gyorsabb degradációt tapasztaltak az NCM 90 cellák esetén, mint az NCM 622 vagy NCM 811 celláknál, azonban az elektromos autókban a BMS nem engedi 4,5 V vagy hasonlóan magas feszültségre tölteni a cellákat, 4,1 – 4,2 V a jellemző megengedett legnagyobb cella feszültség.

NCM 622, NCM 811 és NCM 90 katóddal rendelkező cellák öregedése a. 2,7-4,3 V, b. 2,7 – 4,4 V, c. 2,7 – 4,5 V közötti feszültség tartományban 0,5C teljesítménnyel töltve. (forrás: Method of increasing energy density of layered Ni-rich Li cathodes (x = 0.05, 0.1, 0.2) Jae-Hyung Kim, Kang-Joon Park, Suk Jun Kim, Chong S. Yoon,és Yang-Kook Sun)

A kisebb feszültségtartományban kapott eredmények már egyértelműen biztatóak, már 4,3 V maximális feszültségig töltve is csökken az NCM 90 cellák öregedésének tendenciája. Mivel az új akku kémia nagyobb energiasűrűséget és alacsonyabb árat jelent, így az autókba nagyobb kapacitású akkumulátor kerülhet, ami azonos km futás mellett természetesen alacsonyabb ciklusszámot jelent, így egyre csökken annak esélye, hogy az akkumulátor élettartama rövidebb legyen az autó élettartamánál.

A fejlődés hamarosan megcáfolhatja tehát az elektromos autók ellen felhozott két leggyakoribb érvet. A két ellenérv egyike a magas vételár, ami egyre inkább elapad majd az egyre növekvő gyártási volumennek és az egyre olcsóbb akkumulátoroknak köszönhetően, amelynek egyik oka a drága kobalt csökkenő aránya. A másik gyakori érv, hogy az akkumulátoros elektromos autók nem képesek egy töltéssel 800-1000 km hatótávra. Bár gyakorló villanyautósok véleménye az, hogy megfelelő töltőhálózat mellett erre nincs is szüksége az autósok túlnyomó többségének, az elektromos autóra váltást sokaknál késlelteti, hogy nem áll készen az autójuk minden reggel egy Budapest-Frankfurt útra. Számukra lehet meggyőző érv, ha az olcsóbb akkumulátoroknak köszönhetően 150-200 kWh akkumulátor kapacitás is bekerülhet egyes autótípusokba, amihez nem csak kedvezőbb akkumulátor árakra, de megfelelően magas energiasűrűségre is szükség van ahhoz, hogy ne legyenek fizikai méret és súlykorlátai a nagy kapacitás beépítésének.

Autóipari szakértők 2022-2025 közé várják az árparitást, amikor a hagyományos autók és az akkumulátoros elektromos autók közötti árkülönbség kiegyenlítődik, így nem pénzügyi, pusztán elvi döntés lehet az autógyártók számára, hogy melyik technológia gyártását részesítik előnyben. Az NCM 90 katód sorozatgyártásba kerülése, amire az akkugyártók szerint már 2022-ben sor kerülhet, sokat segíthet a tiszta üzemű közlekedésre áttérésben.

Szűcs Gábor

2017 óta aktív villanyautós, a Villanyautósok Közösségének oszlopos tagja, a miskolci találkozók szervezője. Környezettudatos családapaként nem csak az autó üzemanyagát, de a háztartás fogyasztását is igyekszik otthon, a háztetőn (áram) és a kertben (zöldség, gyümölcs) megtermelni. Mert nem mindegy, hogy mit eszünk meg és milyen levegőt szívunk be.