Podstawowym problemem związanym z samochodami elektrycznymi jest na razie ich ograniczony zasięg. I tak, wynikiem dziś spotykanym jest około 150 km zasięgu. Jednostkowe egzemplarze mogą osiągnąć nawet 500 km przebiegu na jednym ładowaniu, ale okazuje się, że dla użytkowników to nadal mało, ponieważ po przejechaniu tego dystansu konieczne jest przynajmniej 8-godzinne ładowanie.
Wymagania stawiane bateriom oraz czasowi ładowanie zmuszają konstruktorów do wprowadzania w życie nowych rozwiązań. Jednym z nich jest pomysł stosowania baterii litowo-powietrznej, której zasada działanie nie jest nowa, bo znana od lat 70. ubiegłego wieku. Dlaczego więc nie wprowadzono jej do powszechnego użytku? Okazuje się, że koszty jej wytworzenia wielokrotnie przekraczały koszty wytworzenia innych rodzajów baterii. Dodatkowym problemem była degradacja litu, którą udało się opanować dopiero niedawno. Zaletą baterii litowo-powietrznych jest ich mniejsza masa oraz większe upakowanie energii niż w przypadku baterii litowo-jonowych. Dzięki zastosowaniu rozwiązania wykorzystującego powietrze możliwe będzie zwiększenie zasięgu pojazdów do około 400 kilometrów, co oznacza, że będą one 2 razy wydajniejsze.

Siarka w baterii
Kolejnym rozwiązaniem jest zastosowanie siarki jako pierwiastka składowego baterii. W parze z litem, zamiast powietrza jak we wcześniejszym przykładzie, występuje siarka. Dzięki temu uzyskuje się większą odporność baterii na pracę cykliczną oraz większe upakowanie energii. Dla przykładu w akumulatorach litowo-jonowych uzyskuje się 150 do 200 Wh/kg baterii, a w akumulatorach litowo-siarkowych nawet 500. To oznacza, że przy tej samej masie możliwe jest osiągnięcie nawet 3 razy większej energii, co odpowiednio przekłada się na zasięg pojazdu zasilanego takim rodzajem akumulatora.

Aluminium i powietrze
Jednym z najnowszych doniesień na temat technologii baterii do samochodów elektrycznych jest skonstruowanie przez izraelską firmę Phinergy źródeł energii wykorzystujących aluminium i powietrze. Akumulatory te w zasadzie korzystają jeszcze z wody, która musi być w nich regularnie uzupełniana. Według producenta zasięg samochodu elektrycznego zasilanego tymi akumulatorami mógłby wynieść nawet 1600 kilometrów. Woda w nich służy jako baza elektrolitu, który musi być elektroprzewodzący. Baterie te korzystają z tlenu zawartego w powietrzu. Konwencjonalny akumulator składa się z anody i katody. Waga katody to 70% masy całkowitej akumulatora. Katoda służy także jako pojemnik np. dla tlenu (do 5% jej ciężaru), który jest niezbędny do uwalniania energii z metalowej anody. To oznacza, że masa akumulatora jest dość nieefektywnie wykorzystywana ze względu na małą możliwość magazynowania tlenu. Inaczej jest w rozwiązaniach aluminiowo-powietrznych, gdzie akumulator pobiera tlen z powietrza, a nie ze związków uwiezionych w elektrodach.
Akumulatory aluminiowo-powietrzne charakteryzują się niską masą i wysoką sprawnością. Składają się z pakietu płyt aluminiowych, które podczas pracy utleniają się. Prototyp akumulatora Phinergy składa się z 50 aluminiowych płytek. Każda z nich zapewnia wystarczającą ilość energii na przejechanie około 30 km. To oznacza, że sumarycznie możliwe jest przejechanie 1500 km, po których akumulator musi być mechanicznie doładowany. Wielką zaletą tego akumulatora jest jego niska masa, ponieważ waży on około 25 kilogramów przy gęstości energii około 100 razy większej niż w przypadku baterii litowo-jonowej. Prawdopodobnie bateria nie będzie jednak zbyt popularna ze względu na dość duże koszty związane z produkcją i pozyskiwaniem aluminium, a później z jego utylizacją.

Maciej Blum

Fot. Phinergy