CATL: Εξελίσσει νέα τεχνολογία μπαταριών για αυτονομία 2.000 χιλιομέτρων

Η CATL ερευνά μπαταρίες λιθίου-αέρα με ιδιαίτερα υψηλή ενεργειακή πυκνότητα, οι οποίες ενδέχεται να προσφέρουν αυτονομία έως και 2.000 χιλιόμετρα.

Η πρόοδος των μπαταριών θεωρείται καθοριστική για την πορεία της ηλεκτροκίνησης. Στο επίκεντρο των ερευνών βρίσκεται η ενίσχυση της ενεργειακής πυκνότητας, ο περιορισμός του βάρους και η επιμήκυνση της διάρκειας ζωής.

Σε αυτό το πεδίο, η κινεζική CATL φαίνεται να εξετάζει μια πολλά υποσχόμενη επιλογή: τις μπαταρίες λιθίου-αέρα (lithium-air). Θεωρητικά, η τεχνολογία θα μπορούσε να εξασφαλίσει πολύ μεγαλύτερη αυτονομία από τις σημερινές λύσεις, ακόμη και σε σύγκριση με τις μπαταρίες στερεού τύπου.

Σε αντίθεση με τις συμβατικές μπαταρίες ιόντων λιθίου, η συγκεκριμένη λύση στηρίζεται σε διαφορετική ηλεκτροχημική αρχιτεκτονική. Στις κοινές μπαταρίες, το λίθιο βρίσκεται αποθηκευμένο στα δύο ηλεκτρόδια και τα ιόντα του κινούνται ανάμεσά τους κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση. Στις μπαταρίες λιθίου-αέρα, αντίθετα, αρνητικό ηλεκτρόδιο (άνοδο) είναι το μεταλλικό λίθιο, ενώ στην κάθοδο αντιδρά οξυγόνο που προέρχεται από τον αέρα.

Όταν η μπαταρία εκφορτίζεται, η αντίδραση λιθίου και οξυγόνου δημιουργεί υπεροξείδιο του λιθίου (Li₂O₂) στην πορώδη κάθοδο και παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Με τη φόρτιση, η διαδικασία αντιστρέφεται: το υπεροξείδιο διασπάται, απελευθερώνεται οξυγόνο στο περιβάλλον και τα ιόντα λιθίου επιστρέφουν στην άνοδο. Έτσι, δεν χρειάζεται να αποθηκεύονται στο εσωτερικό της μπαταρίας όλα τα υλικά της ηλεκτροχημικής αντίδρασης, ενώ η άντληση οξυγόνου από τον αέρα προσδίδει στην αντίδραση υψηλότερο ενεργειακό φορτίο.

Αυτή η αρχή προσφέρει εξαιρετικά υψηλή θεωρητική ενεργειακή πυκνότητα, που υπολογίζεται σε περίπου 3.505 Wh/kg. Η μέτρηση, ωστόσο, αφορά την ηλεκτροχημική αντίδραση και όχι μια ολοκληρωμένη μπαταρία, αφού δεν συνυπολογίζει το βάρος των ηλεκτροδίων, του ηλεκτρολύτη και των βοηθητικών συστημάτων.

Ωστόσο, η μετάβαση από τη θεωρία στην πράξη συναντά σοβαρές δυσκολίες. Η πρακτική εφαρμογή αντιμετωπίζει σημαντικά εμπόδια. Κρίσιμο ζήτημα είναι ο έλεγχος του αέρα: η υγρασία και το διοξείδιο του άνθρακα ενδέχεται να προκαλέσουν ανεπιθύμητες χημικές αντιδράσεις, οι οποίες φθείρουν τα ηλεκτρόδια και τον ηλεκτρολύτη.

Παράλληλα, όταν τα προϊόντα της αντίδρασης συσσωρεύονται στην πορώδη κάθοδο, μπορεί να δυσχεράνουν τη ροή του οξυγόνου και να μειώσουν την απόδοση. Επιπλέον, απαιτούνται συστήματα φιλτραρίσματος, ελέγχου υγρασίας και θερμικής διαχείρισης, τα οποία επιβαρύνουν το βάρος, την πολυπλοκότητα και την κατανάλωση ενέργειας.

Πρόκληση αποτελεί επίσης η περιορισμένη διάρκεια ζωής της τεχνολογίας, εξαιτίας ανεπιθύμητων αντιδράσεων στους κύκλους φόρτισης και εκφόρτισης. Ακόμη, πρέπει να επιτευχθεί επαρκής πυκνότητα ισχύος ώστε να καλύπτονται οι ανάγκες ενός αυτοκινήτου.

Παρά τα εμπόδια, έχουν καταγραφεί ερευνητικά βήματα προόδου. Κινέζοι ερευνητές ανακοίνωσαν το 2024 εργαστηριακή μπαταρία λιθίου-αέρα, με ενεργειακή πυκνότητα 757,5 Wh/kg και αντοχή 241 κύκλων υπό συγκεκριμένες συνθήκες δοκιμής. Το εύρημα είναι ενθαρρυντικό, αλλά δεν αποδεικνύει ότι η τεχνολογία είναι έτοιμη για μαζική χρήση στην αυτοκινητοβιομηχανία.

Για την CATL, οι μπαταρίες λιθίου-αέρα παραμένουν μακροπρόθεσμη ερευνητική προοπτική. Προς το παρόν, η εταιρεία δίνει προτεραιότητα στις μπαταρίες ιόντων νατρίου και στερεού ηλεκτρολύτη. Συνεπώς, τα 2.000 χιλιόμετρα αυτονομίας αποτελούν θεωρητική δυνατότητα και όχι επιβεβαιωμένη επίδοση ή στόχο παραγωγής που έχει ανακοινώσει η εταιρεία.