Tak się składa, że istnieją w naszym świecie maszyny, które przez większość życia robią prawie nic. Czekają gdzieś na mrozie, w magazynie, w lesie, na orbicie albo kilkaset kilometrów od najbliższego człowieka, a kiedy przychodzi odpowiednia chwila, muszą natychmiast zadziałać. Właśnie pod taki świat powstała nowa chińska bateria.
To nie jest kolejny akumulator do samochodu
Zespół kierowany przez Chen Zhongweia z Dalian Institute of Chemical Physics Chińskiej Akademii Nauk opracował 25-Ah magazyn energii o chemii litowo-metalowej typu pouch, ale jest to bateria pierwotna. Innymi słowy, nie mamy przed sobą klasycznego akumulatora projektowanego z myślą o setkach kolejnych cykli ładowania. To urządzenie ma zamiast tego zgromadzić energię, długo ją przechowywać i wykorzystać wtedy, kiedy będzie potrzebna. Właśnie tutaj robi się ciekawie.
Czytaj też: Fox podłączył siodełko do akumulatora roweru. Wreszcie… ale czterocyfrowa cena powala
Przy niewielkiej szybkości rozładowania prototyp przekroczył 750 Wh/kg, a dla porównania litowo-metalowy prototyp CATL, o którym pisałem wcześniej, przekraczał 500 Wh/kg. Jednocześnie jego największym wyzwaniem było pogodzenie tak wysokiej gęstości energii z żywotnością potrzebną akumulatorowi wielokrotnego użytku. Tutaj Chińczycy mogą pozwolić sobie na zupełnie inny zestaw kompromisów.
Dlatego nie zestawiałbym 750 Wh/kg bezpośrednio z ogniwem samochodu elektrycznego i nie wyciągał z tego wniosku, że oto właśnie dostaliśmy technologię pozwalającą potroić zasięg elektryków.
750 Wh/kg robi wrażenie, ale -40°C robi na mnie większe
Znacznie bardziej przemawia do mnie drugi wynik. Przy temperaturze -40°C i rozładowaniu z szybkością 1C bateria nadal osiągała 447 Wh/kg. Do tego w temperaturze pokojowej jej moc właściwa dochodziła do 4487 W/kg, konstrukcja miała utrzymywać rozładowanie na poziomie 4C i pozwalać na krótkie skoki aż do 10C. W praktyce oznacza to pogodzenie dwóch cech, które nie zawsze idą ze sobą w parze.
Bateria może przez długi czas przechowywać sporą ilość energii, ale kiedy sytuacja tego wymaga, nie dławi się przy gwałtownym zapotrzebowaniu na moc. Jest to szczególnie ważne w dronach, robotach czy urządzeniach wyposażonych w silniki, nadajniki i inne układy pobierające okresowo znacznie więcej energii. Jeszcze ciekawszy jest deklarowany współczynnik samorozładowania poniżej 1 procent rocznie. Oznacza to, że sprzęt można teoretycznie zostawić na bardzo długo w gotowości bez ciągłego pilnowania stanu naładowania.
Czytaj też: Devinci przestało bawić się w lekkość. Rower E-Spartan dostał 120 Nm i wielki akumulator
Podobną potrzebę widać przy zupełnie innej technologii, czyli chińskiej baterii jądrowej projektowanej do działania przez tysiące lat. Tam ceną za ekstremalną trwałość jest jednak mikroskopijna moc. Tutaj kierunek jest odwrotny – nadal liczy się długie oczekiwanie, ale po nim ma przyjść solidny zastrzyk energii na zawołanie.
Nowy materiał katody ma być kluczem, ale ciekawsze jest co innego
Według zespołu najważniejsza zmiana dotyczy katody, w której zastosowali nowy materiał oparty na tlenku wysokoentropowym. Co jeszcze ważniejsze, badacze nie zatrzymali się wyłącznie na pokazaniu jednego prototypu. Powstała pilotażowa linia zdolna produkować 10 ton materiału rocznie, a bateria przeszła testy zewnętrzne wykonane przez laboratorium bezpieczeństwa China Electronics Standardization Institute.
Aktualnie trwają też dalsze próby pod kątem dronów, robotów, symulatorów lotów kosmicznych oraz terenowych węzłów czujnikowych. Właśnie ten fragment interesuje mnie bardziej niż kolejny rekord Wh/kg. Zbyt wiele razy widzieliśmy bowiem fenomenalną baterię na stole laboratoryjnym, której później przez lata nie można było wyprodukować tanio, bezpiecznie i powtarzalnie. Linia pilotażowa nie oznacza jeszcze masowej produkcji, ale jest przynajmniej krokiem dalej niż typowe “naukowcy stworzyli ogniwo wielkości monety”.
Bateria dla świata, w którym nie zawsze można podłączyć ładowarkę
Wyobraźmy sobie czujnik pozostawiony na lata w trudno dostępnym miejscu, drona ratowniczego czekającego miesiącami w magazynie albo robota wysłanego tam, gdzie wymiana baterii kosztuje więcej niż samo urządzenie. W takich zastosowaniach nie interesuje nas, czy ogniwo można naładować dwa tysiące razy. Liczy się to, czy po długim oczekiwaniu nadal ruszy i czy zrobi to również przy -40°C.
Czytaj też: 48 KM i niewiele ponad 100 kg, ale to akumulator jest wyróżnikiem tego motocykla
Najbardziej oczywiste zastosowanie tego typu baterii widzę w sprzęcie latającym. Akumulatory o wysokiej gęstości energii już dziś pozwalają eksperymentalnym dronom znacząco wydłużać czas lotu, ale przy misjach wojskowych, ratowniczych czy polarnych dochodzi jeszcze konieczność przechowywania sprzętu oraz pracy w skrajnych temperaturach.
Dlatego patrzę na ten chiński projekt jako element zupełnie innej energetycznej przyszłości. Coraz więcej maszyn będzie bowiem pracować daleko od ludzi i infrastruktury. Roboty, drony, autonomiczne sensory czy urządzenia kosmiczne potrzebują więc źródeł zasilania, o których można niemal zapomnieć. Jeśli dalsze testy potwierdzą obecne wyniki i technologię uda się skalować, właśnie takie źródła energii mogą stać się jednym z fundamentów świata autonomicznych maszyn.
Źródła: Global Times
