Interjú a szilárdtest-technológia úttörőjével

A szilárdtest akkumulátorok úttörőjének számító BlueSolutions ügyvezető igazgatójával, Jean-Luc Monforttal készített interjút az Electrive, az alábbiakban ebből idézünk néhány érdekes részletet.

A cég nevét olvasóink a Mercedes-Benz eCitaro autóbuszairól megjelent híreinkből ismerhetik leginkább, ugyanis a cég 2020-ban megkezdte a szilárd test akkuval felszerelt elektromos buszainak forgalmazását. A technológia azonban ennél jóval régebben az utcán van, a párizsi Autolib autómegosztó cég BlueCar-jaiban már 2012-ben megjelentek.

Jean-Luc Monfort. a Blue Solutions ügyvezető igazgatója (fotó: Electrive)

A történet Kanadában egy Quebec-i energiaszolgáltató céggel, a Hydro Quebec-kel, Franciaországban pedig a Bolloré nevű vállalattal kezdődött. Mindkét megközelítés Dr. Michel Armand korai szabadalmán alapult, aki az elektrokémiai világban jól ismert kutató. A Bolloré a 90-es évek végén kezdte meg kutatásait és 2001-ben fejlesztették ki az első kísérleti gyártósort. A Hydro Quebec 1995 óta vizsgálta a technológiát. A két cég leányvállalatai 2007-ben egyesültek, majd 2012-ben létrehozták az LMP akkumulátorok első gyártósorait.

Sikereikhez létfontosságú tehát, hogy jóval korábban kezdték kutatni a technológiát, mint a versenytársak. A legkorábbi elektrokémiai minták 2005-ből származnak, márpedig egy új technológia kifejlesztésekor általában hosszú idő telik el az első minták és a valódi tömeggyártás között.

A Blue Solutions saját fejlesztésű lítium-fém polimer (LMP) alapú akkumulátorai a jelenlegi elektrokémiai összetételükben 2012-ben érték el a piaci érettséget. Az akkumulátorokat a franciaországi Bretagne-ban, Quimperben és a kanadai Montrealban gyártják. A vállalat 400 alkalmazottat foglalkoztat és több mint 1700 szabadalommal rendelkezik és rengeteget profitál az anyavállalat, a Bolloré know-how-jából, például az extrudálási folyamatokkal kapcsolatban.

(fotó: Electrive)

A BlueSolutions szilárdtest-akkumulátorait kezdetben a Bolloré Csoporton belül használták, az említett autómegosztó flottában (BlueCar) és autóbuszokban (BlueBus) egyaránt, majd megjelent és növekedni kezdett a külső ügyfélkör, jelenleg kulcsfontosságú ügyfelük a Daimler.

Monfort úr az interjúban röviden összefoglalta a szilárdtest akkumulátorok fontosabb jellemzőit: a katód a lítium-ion akkumulátorokhoz hasonló, ugyanakkor NMC helyett vas-foszfátot alkalmaznak, a jelentős különbség a szilárd elektrolitban és a lítium-fém anódban keresendő.

Szilárdtest akkuval is rendelhető a csuklós Mercedes-Benz eCitaro elektromos busz

A technológia fejlődésénél a nyersanyagok ára is komoly kihívást jelent, itt köszön vissza az anyacég, a Bolloré extrudálási folyamatoknál az 1960-as évektől kezdődően felhalmozott tapasztalata: ultravékony fóliákat tudnak készíteni. A Bolloré jelenleg 2 mikron vastagságú fóliákat gyárt az ipar számára, amely nagyon vékony elektrolit polimer réteg előállítására is alkalmas. A lítium anódgyártási folyamat technológiáját a Hydro Quebec fejlesztette ki. Az LMP akkumulátorok alapját ez a két technológiai folyamat képezi.

Napelemes carport 30 kWh-s energiatárolóval (fotó: BlueSolutions)

A cég két gyártósora jelenleg összesen 500 MWh/év gyártási kapacitással rendelkezik, de folyamatban van egy harmadik gyártósor telepítése, így a közeljövőben elérik az 1,5 GWh/év kapacitást.

Természetesen felmerül a kérdés, hogy ha elérhető a piacon egy ennyire jó technológia, akkor miért csak buszokban találkozunk vele, személyautókban miért nem használják? A válasz az üzemi hőmérsékletben keresendő.

Így működik a BlueSolutions szilárdtest akkuja

A szilárdtest-akkumulátorok valódi áttörését az jelenti majd, ha szobahőmérsékleten, azaz 20 fok körül működő megoldásokat sikerül kifejleszteni. A jelenlegi termékek ugyanis 50-80 fokos üzemi hőmérséklettel rendelkeznek. Az elektromobilitásban megszokottakkal ellentétben hűtésre tehát nincs szükségük, fűtésre annál inkább. Ennek hatalmas előnye, hogy a termikus megszaladástól nem kell tartani, így jóval biztonságosabb energiatárolók készíthetők. A lítium-fém anód előnye a lítium-ion akkumulátorban használt grafithoz viszonyítva tízszer nagyobb fajlagos energia, tehát nagyobb energiasűrűségű akkumulátorokról beszélünk.

Napelemek és energiatároló Guineában (fotó: BlueSolutions)

A BlueSolutions celláinak energiasűrűsége meghaladja a 250 Wh/kg értéket. A nagy energiasűrűség mellett az LMP akkumulátorok másik kedvező tulajdonsága a tartósság: a cég ígéretei szerint az akku eredeti kapacitása még 4000 ciklust követően is elérhető marad.

Az LMP akkumulátor nem tartalmaz sem kobaltot, sem nikkelt, alkotóelemei a réz, alumínium, lítium, polimerek, lítiumsó, vas-foszfát és szén. Oldószermentes, amely a BlueSolutions szerint megkönnyíti az újrahasznosítást.

A felhasználás korlátját az akkumulátor 50–80 Celsius fok közötti üzemi hőmérséklete jelenti. 2015 körül a PSA is vásárolt az akkumulátorokból egy személyautóba, de piacra nem kerül, mivel a sikereit korlátozta, hogy a használat előtt fel kell fűteni az akkumulátort, ami időigényes. Egy magán használatú autó esetén nem elfogadható, ha az autóval nem tudunk bármikor útnak indulni.

BlueCar, az Autolib flottából (fotó: BlueSolutions)

Ezért a terméket olyan ügyfelek vásárolják, akik folyamatosan használják. A buszoknál, melyek hetente legalább 5 napot szinte folyamatosan forgalomban vannak, ez nem jelent problémát. Kikötőkben és repülőtereken is alkalmazzák rövid távú szállítójárművekben és egyéb ipari járművekben az LMP akkumulátorokat.

A Mercedes-Benz együttműködéssel kapcsolatban megtudtuk, hogy a Daimler 2017-ben vette fel a kapcsolatot a céggel. Az eCitaro busz 2018-ban mutatkozott be, majd 2019-ben született meg a BlueSolutions szerződés az akkumulátorok szállítására, és nagyon rövid idő alatt, már 2020 végén piacra kerültek a kész járművek. Történt mindez annak ellenére, hogy a Daimler speciális LMP csomagokat rendelt. Először is a korábbi 450 V helyett 650 voltos feszültséget rendelt, másrészt konkrét méretekben kellett kifejleszteni a csomagokat, ugyanis az eCitaro buszok lítium-ion akkumulátorokkal is megvásárolhatók, nem lett volna szerencsés, ha nem egyezik a két technológia által használt méret.

A csuklós Mercedes-Benz eCitaro G elektromos busz szilárdtest-akkumulátorral is megrendelhető. A modulok egyenként, 63 kWh kapacitással rendelkeznek, a buszra maximum 7 db akkupakk szerelhető fel

Az akkumulátor csomagok testre szabásán két éven keresztül dolgozott együtt a Daimler és a BlueSolutions , végül elérték, hogy a buszok akár 441 kWh akkumulátor kapacitással is megvásárolhatók legyenek. Ehhez arra is szükség volt, hogy az LMP akkuval szerelt buszból elhagyható az akkumulátor hűtő rendszer, így egy hetedik akku csomag is beépíthető lett.

A fő ügyfél mellett a cég számos kisebb megrendelőnek is szállít világszerte. Egyikük igényére reagálva a nagy kapacitás folyamatos cipelése helyett a cég kifejlesztett egy akkumulátor cserélő rendszert is, ezzel 12 óránként cserélik a járműben lévő LMP akkumulátor-csomagokat, így két csomaggal a jármű napi 24 órában működik.

Szilárdtest aksit rakna elektromos buszába a Mercedes-Benz

A rengeteget futó buszok mellett a telepített energiatárolókban sem probléma a folyamatosan magas hőmérséklet. Dél-Franciaországban egy 30 MWh-s projekten dolgoznak a helyi áramszolgáltatóval, afrikai falvak számára pedig helyi energiatárolókat fejlesztettek, melyeket nappal feltöltenek, és éjjel biztosítják a település energiaellátását. Ezek egyenként kis kapacitással rendelkező energiatárolók, de egyre több ilyen rendszert telepítenek.

Végül Monfort arról is beszélt, hogy Európa későn lépett, ezért lényegesen le van maradva az ázsiai országoktól az akkumulátor-technológia területén. Elsősorban Kína és Korea áll Európa előtt, de a Tesla és a Panasonic együttműködése is jelentős az Egyesült Államokban.

Telepített energiatároló (fotó: BlueSolutions)

Az interjúból kiderült, hogy az EU bizottsága úgy becsüli, hogy 2026-ra több mint 400 GWh tárolókapacitásra lesz szükségünk évente. Ennek biztosításához több európai projekt is indult, melyekben természetesen a BlueSolutions is részt vesz.

A szilárdtest technológia jövőjével kapcsolatban szintén 2026 hangzott el sarokszámként az interjúban: Monfort erre az időre várja, hogy a 20 fokon, azaz szobahőmérsékleten is működő szilárdtest-akku piacképes lesz.

Címlapkép: BlueSolutions napelemes carport

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.