A kínai Dongfeng Motor Corporation bejelentette az első 50 Dongfeng Fengshen (Aeolus) E70 tisztán elektromos jármű leszállítását, melyek érdekessége, hogy szilárdtest lítium akkumulátorokkal működnek, amelyeket a Dongfeng Technology Center és a Ganfeng Lithium Battery közös vállalati projektje során fejlesztettek ki. A szilárdtest-akkumulátorral szerelt új E70 modell is támogatja az akkumulátorcserét. Dongfeng úgy véli, hogy ez a demonstrációs program a szilárdtest-akkumulátorok kínai iparosításának előjátéka, amely jelentős mérföldkő az elektromos járművek történetében – írja a CarNewsChina.com.

Szilárdtest technológia, vagy mégsem?

A szilárdtest-akkumulátorokban a lítium-ionok nem folyékony elektroliton keresztül áramlanak az elektródák között, hanem szilárd anyagokból készült szeparátorokon át. A valódi szilárdtest-akkumulátorok egyelőre csak laboratóriumban működnek, számos problémát kell még megoldani a sorozatgyártásig. A bejelentés alapján azt hihetnénk, hogy a Dongfeng és a Ganfeng sikeresen megoldotta ezeket, mélyebbre ásva azonban kiderül, hogy csak ún. részben-szilárdtest (semi-solid) megoldás került az új autókba.

Az E70-ben található Li-OH akkumulátorokban továbbra is van folyékony elektrolit, igaz kevesebb, mint a korábbi lítium-ion akkumulátorokban. Az innovációt a lítium-oxid szilárd elektrolitként történő felhasználása jelenti. Az akkumulátor a katód oldalon a jelenleg is alkalmazott kémiákat, például az LFP-t, az NCM-et vagy az NCA-t használja, az anód pedig általában Li-fém, esetleg tiszta lítium.

Az ilyen akkumulátorok átmenetet jelentenek a szilárdtest-akku felé, azonban csak részben-szilárdtest technológiáról beszélhetünk. A Dongfeng járművében található Ganfeng Lithium akkumulátor valószínűleg egy ilyen átmeneti típus, amely elsősorban szilárd elektrolitot tartalmaz, de mellette kis mennyiségű folyékony elektrolitot is.

Egy részben-szilárdtest-akku bevezetésével a későbbiekben fokozatosan csökkenthető lehet a folyékony elektrolit mennyisége, amennyiben sikerül kézben tartani a dendritképződés problémáját, amely tekintetben a Li-OH technológia jónak tekinthető. Valószínűleg ezt az utat követi majd a Quantumscape az Egyesült Államokban, és számos kínai akkumulátorgyártó is. A következő néhány évben a részben-szilárdtest-akkuk megjelenésére számíthatunk, és valószínűleg legalább öt évre lesz még szükség a valódi szilárdtest technológia megjelenéséhez.

Mi a szilárdtest akku?

A szilárdtest-akkumulátor megvalósulása legalább akkora áttörés lesz, mint a ’90-es években a lítium-ion akkumulátorok megjelenése volt. Az elmúlt 30 évben többszörösére nőtt a lítium-ion akkumulátorok energiasűrűsége, amit elsősorban a cellák kémiájának és a gyártástechnológia optimalizálásával érték el. A lítium-ion akkumulátorok a mai napig folyékony elektrolitot tartalmaznak. A szilárdtest-akkumulátorokban a folyékony elektrolit helyére szilárd anyag, üveg, kerámia vagy egyéb anyag, például valamilyen polimer kerül. A megoldás előnye a nagyobb energiasűrűség, kisebb térfogat, csökkenő tömeg, ráadásul a folyékony elektrolit hiányában biztonságosabb, nem tűzveszélyes. Egyáltalán nem meglepő tehát, hogy az autóipar Szent Grálként várja.

A szilárdtest-akkumulátorok fő problémája, hogy egyelőre csak laboratóriumban működnek. A Toyota korábban a 2020-as Tokiói olimpiára ígérte a technológia debütálását, viszont jelenleg már csak 2025-re látja reálisnak a megjelenését. A Nio 2022-re, azaz az idei évre ígéri, hogy bemutatják a gyakorlatban is használható megoldásukat. A CATL 2025-re mindössze 1%-os piaci részesedéssel tervez az új technológia számára, és 2030-ra várnak komolyabb áttörést.

A szilárdtest-akkumulátorok problémáival, megvalósításának nehézségeivel Dr. Kun Róberttel, a téma magyarországi kutatójával beszélgettünk a múlt heti Villanyóra podcastban.