Na początku były… akumulatory ołowiowe, a dokładniej kwasowo – ołowiowe, tzw. lead Acid. Taki rodzaj ogniw pojawił się w pierwszych elektrycznych autach prototypowych. Takowy prezentowany był w popularno-naukowym programie TV „Sonda” w 1978 roku. Tamteż w aucie dość rzucająca się w oczy była skrzynia ładunkowa. A jak z samym akumulatorem? W kwasowo – ołowiowym można zgromadzić zaledwie 50 Wh energii, który przypada na kilogram ogniwa (0,05 kWh/kg). Wynika z tego, że takie autko mogło przejechać mniej więcej 100 km na jednym ładowaniu.
Nikiel i kadm
Idąc dalej i odkrywając ewolucję akumulatorów kolejnymi były ogniwa niklowo-kadmowe. Były stosowane już 40 lat temu. Podobnie jak kwasowo – ołowiowe dawały również 0,05 kWh/kg. Na szczęście zostały już dawno wycofane ze względu na zawarty w nich kadm, który jest niezwykle toksyczny.
Jest to punkt wyjścia dlatego, że ogniwa NiCd zapoczątkowały erę przenośnych akumulatorowych narzędzi, zabawek i urządzeń elektronicznych.
Akumulatory niklowo – wodorkowe
Ich produkcję rozpoczęto w latach 80-tych ubiegłego wieku. To jedne z najsławniejszych ogniw, które posłużyły za znaczący komponent słynnego „dziecka” General Motors produkowanego zaledwie przez 3 lata. Dlaczego? Przypuszczalnie Generalsi uznali, że może on być dużym zagrożeniem dla aut spalinowych i wycofali go z produkcji. W 2002 roku ten model unicestwiono, odebrano właścicielom i rozprawiono się z nim odsyłając na złom.
A wracając do tego rodzaju akumulatora – w jego przypadku dawał on mniej więcej od 0,07 do 0,10 kWH/kg, do tego nie zawierał wysoce toksycznego kadmu. W porównaniu z poprzednim dawał on o 100% więcej pojemności niż niklowo-kadmowy w ciągu 10- 20 lat. Ale… okazał się tak świetny, że firmy naftowe i motoryzacyjne wykupiły opracowane patenty i pozamykały w swoich najpilniej strzeżonych skrzyniach pancernych.
Idźmy dalej – następnymi w kolejce były ogniwa litowo – jonowe, włączone do masowej produkcji w połowie lat dziewięćdziesiątych. Te polimerowe akumulatory, które opierały się na ditlenku kobaltu (LiCoO2), dawały o 40% więcej energii niż poprzednicy (ponad 0,15 kWh/kg) i do końca lat 90-tych serwowały trzykrotność poprzedniej pojemności.
Reasumując dotychczasową wędrówkę wśród ewolucji akumulatorów elektrycznych widoczny jest wzrost energii w tych ogniwach o 300%. Przekroczono też magiczną granicę 0,2 kWh/kg. Co ciekawe wariacje z polimerami, czyli ogniwa litowo-polimerowe zamknięte w całości w woreczku polimerowym są niezwykle obiecujące, tym bardziej że towarzyszy temu niewielka masa samego ogniwa. Niestety pojawiają się również wady, ze strony wydzielającego się gazu podczas przeładowywania takiej baterii. Może to doprowadzić do rozdymania, a co za tym idzie zniekształcenia akumulatorka.
Jakie ogniwa elektryczne są najwydajniejsze ?
Obecnie tzw. akumulatory NMC 81, z grafitową anodą (zawierające nikiel-mangan-kobalt w zestawieniu 8-1-1), dające 0,25 kWh/kg energii, a co za tym idzie aż 500% więcej mocy.
Co przyniesie przyszłość?
Szykuje się akumulatory również NMC 811, ale już z litową anodą. Co ciekawe będzie to produkcja polska w zakładach LG Chem. Planuje się ogniwa dające 0,3 kWh/kg energii, ale 0,4 kWh/kg będzie również możliwe. I tutaj w porównaniu z początkami naszych „bateryjek” widoczny jest wzrost energii o 600%.
Plany producentów ogniw.
Już za rogiem producenci szykują ogniwa ze stałym elektrolitem, bardziej stabilnym tzw. solid-state. W nich będziemy mieć 0,5 kWh/kg zgromadzonej energii, co da dwukrotne zwiększenie mocy akumulatora, w porównaniu z urządzeniami korzystającymi z tego typu baterii.
Zobacz również: Rekordowe inwestycje w Europie w samochody elektryczne i akumulatory.
