Creșterea vehiculelor electrice (EV) a marcat un punct de cotitură în lupta împotriva poluării și a încălzirii globale. Cu toate acestea, unul dintre principalele obstacole în calea adoptării lor în masă rămâne durata de viață limitată a bateriilor lor. Se uzează în timp, pierzându-și capacitatea de stocare a energiei și reducând astfel autonomia vehiculelor. Cu toate acestea, un progres tehnologic ar putea revoluționa acest domeniu: bateriile cu electrozi monocristalini. Un studiu recent a evidențiat potențialul lor de a dura mult mai mult decât bateriile actuale, ceea ce ar putea transforma industria vehiculelor electrice și nu numai.
Durata de viață a bateriei este un factor cheie în adoptarea vehiculelor electrice. De-a lungul anilor, bateriile tradiționale litiu-ion se degradează lent, reducându-le capacitatea de a stoca energie. Această degradare rezultă dintr-un fenomen natural. Cu fiecare ciclu de încărcare și descărcare, în interiorul electrozilor se formează microfisuri. Aceste fisuri rezultă din mișcarea ionilor de litiu pe măsură ce se deplasează prin electrozi pentru a stoca și elibera energie. Aceste mici fisuri afectează treptat capacitatea bateriei până când aceasta își pierde o parte semnificativă din capacitatea sa. În cazul bateriilor utilizate în vehiculele electrice, această uzură reduce autonomia mașinii, care poate parcurge doar jumătate din distanța posibilă inițial. După câțiva ani de utilizare, șoferii trebuie să înlocuiască bateria. Astăzi, durata medie de viață a bateriei la vehiculele electrice este de aproximativ 322.000 de kilometri (sau aproximativ trei până la cinci ani de utilizare pentru un șofer mediu). Cu toate acestea, aceste înlocuiri reprezintă un cost ridicat, ca să nu mai vorbim de efectele asupra mediului legate de producerea și reciclarea acestor baterii.
Pentru a aborda aceste limitări, cercetătorii au dezvoltat o nouă tehnologie a bateriei care utilizează electrozi monocristalini. Spre deosebire de electrozii policristalini tradiționali alcătuiți din multe particule mici de cristal, electrozii monocristalini sunt fabricați dintr-un singur cristal solid. Această structură permite o rezistență mult mai mare la stres mecanic, reducând astfel formarea de fisuri în interiorul bateriei în timpul ciclurilor de încărcare și descărcare. Studiul realizat de cercetătorii de la Universitatea Dalhousie din Nova Scoția, în colaborare cu Tesla, a arătat că o baterie litiu-ion echipată cu electrozi monocristalini și-ar putea menține până la 80% din capacitatea sa inițială după 20.000 de cicluri de încărcare și descărcare, echivalentul a șase ani de funcționare continuă. utilizare. Comparativ, o baterie tradițională ar pierde în jur de 20 până la 30% din capacitatea sa în câțiva ani. Această baterie cu electrod monocristalin a arătat o durabilitate impresionantă, cu o durată de viață echivalentă cu opt milioane de kilometri, adică de opt ori mai mare decât bateriile actuale utilizate în vehiculele electrice. Tehnologia a fost prezentată într-un articol publicat în Journal of The Electrochemical Society.
Potențialul acestei tehnologii este enorm pentru industria vehiculelor electrice. Într-adevăr, o baterie capabilă să reziste opt milioane de kilometri ar putea, teoretic, să reziste toată viața unui vehicul. Aceasta înseamnă că, în loc să fie nevoiți să înlocuiască bateria la fiecare câțiva ani, șoferii ar putea beneficia de o baterie care își pierde capacitatea de încărcare mai puțin rapid. Acest lucru ar duce la economii semnificative pe termen lung pentru proprietarii de vehicule electrice, reducând în același timp producția și reciclarea bateriilor.
În plus, o astfel de longevitate ar limita impactul asupra mediului al bateriilor. Prin extinderea duratei de viață a acestora, industria vehiculelor electrice ar putea reduce cererea de materii prime, reducând în același timp deșeurile asociate cu înlocuirea frecventă a bateriilor. Această dezvoltare ar putea promova, de asemenea, integrarea vehiculelor electrice în flota globală de automobile, un sector în plină expansiune care luptă împotriva emisiilor de gaze cu efect de seră. Beneficiile bateriilor cu electrozi monocristalini nu se limitează la vehiculele electrice. Aceste baterii ar putea revoluționa și stocarea de energie pe scară largă. Una dintre marile provocări ale energiilor regenerabile, cum ar fi energia solară și eoliană, despre care se știe că sunt intermitente. Aceasta înseamnă că produc energie în funcție de condițiile climatice, dar nu sunt întotdeauna disponibile atunci când cererea de energie este mare.
Dacă bateriile cu electrozi monocristalini pot dura mai mult, acestea ar putea fi utilizate în sisteme de stocare a energiei la scară largă. De exemplu, bateriile durabile și fiabile ar putea stoca excesul de energie produs de panourile solare sau turbinele eoliene pentru a fi utilizate atunci când producția de energie este mai mică. Acest lucru ar permite o gestionare mai stabilă a rețelelor de energie electrică și ar contribui la tranziția energetică, permițând stocarea mai eficientă a energiilor regenerabile.
