800 km w 12 minut ładowania. Wymyślono nowe baterie, które mogą zmienić wszystko

2025-09-18

Szybciej niż tankowanie, dalej niż przywykliśmy myśleć – i bez konieczności szukania rzadkich metali. Najnowsze wyniki z laboratoriów sugerują, że samochód elektryczny można doładować w kilkanaście minut, a równolegle dojrzewa technologia „solnych” akumulatorów na sodzie oraz stałych ogniw z przewodnictwem jonów wodorkowych (H⁻). Jedno pcha elektromobilność w stronę długich tras, dwa pozostałe mogą wywrócić do góry nogami magazynowanie energii i bezpieczeństwo baterii. Zobacz, co jest już blisko wdrożenia.

Co przyspieszyło wyścig o nową baterię?

Przez lata tempo rozwoju elektromobilności wyznaczały nie tyle silniki, co akumulatory. Kierowcy chcą większych zasięgów i krótszych postojów, energetyka – stabilnych i tanich magazynów, a przemysł – łańcuchów dostaw odpornych na wąskie gardła. Dzisiejsze akumulatory litowo-jonowe sprawdziły się w milionach aut i urządzeń, ale zderzają się z trzema ograniczeniami: czasem ładowania, materiałożernością pakietów i bezpieczeństwem wynikającym z użycia ciekłych, łatwopalnych elektrolitów.

Dlatego na stole leżą trzy różne odpowiedzi. Pierwsza uderza w sedno doświadczenia kierowców: bardzo szybkie ładowanie przy zachowaniu trwałości. Druga stawia na bezpieczeństwo i wysoką pojemność bez grzania ogniw. Trzecia – choć mniej efektowna w nagłówkach – ma dowieźć skalę systemowi elektroenergetycznemu, który sekundę po sekundzie musi bilansować wiatr i słońce.

Szybkie ładowanie bez słabych punktów – lit-metal wraca do gry

Przełomowe wyniki dotyczą układu, w którym standardową anodę z grafitu zastępuje warstwa metalicznego litu. To skok gęstości energii, ale przez lata rozwój blokowały dendryty – igiełkowate struktury rosnące podczas ładowania, mogące przebić separator i wywołać zwarcie. W pracy opublikowanej 3 września w Nature Energy badacze opisali nowy ciekły elektrolit „cohesion-inhibiting”, który „wyrównuje” sposób osadzania litu: jony odkładają się równomierniej, co tłumi wzrost dendrytów.

W testach laboratoryjnych małe ogniwa ładowały się z 5 do 70% w 12 minut i utrzymywały ten wynik przez ~350 cykli. Wersja o większej pojemności dochodziła do 80% w 17 minut przez ~180 cykli. Zespół szacuje, że taka chemia może pozwolić na ponad 185 tys. mil (≈300 tys. km) użytkowania bez dramatycznej degradacji – oraz, w przeliczeniach na warunki drogowe, na ok. 800 km po ~12-minutowym ładowaniu. To wciąż wyniki z laboratorium; do sprawdzenia pozostają pełnowymiarowe pakiety, praca w skrajnych temperaturach, chłodzenie, algorytmy BMS dla bardzo wysokich prądów i odporność separatorów.

Korzyści nie kończą się na postojach: lżejszy pakiet to mniej materiałów pomocniczych, a więc potencjalnie niższy ślad węglowy produkcji – pod warunkiem niskoemisyjnej energii w wytwarzaniu i ładowaniu oraz sensownego recyklingu litu i metali katodowych.

Stałe ogniwa z przewodnictwem jonów wodorkowych – już w temperaturze pokojowej

Drugi nurt stawia na bezpieczeństwo i dużą pojemność. W całkowicie stałych bateriach tego typu nośnikiem ładunku są jony wodorkowe (H⁻), które migrują w stałym elektrolicie na bazie wodorków. Dotąd sensowne przewodnictwo uzyskiwano zwykle w podwyższonej temperaturze, co ograniczało zastosowania.

Zespół z Dalian Institute of Chemical Physics (Liaoning, Chiny) pokazał jednak przełom: zaprojektował elektrolit „core-shell” (rdzeń–powłoka), który umożliwił szybki ruch jonów H⁻ w stabilnym środowisku w temperaturze pokojowej. Na tym materiale zbudowano ogniwo demonstracyjne zasilające diodę LED. Autorzy raportują pojemność rozładowania 984 mAh/g – wielokrotnie powyżej typowego zakresu 100–250 mAh/g dla komercyjnych materiałów Li-ion – ale zaznaczają, że wydajność spadała po ok. 20 cyklach. Artykuł ukazał się w Nature (A room temperature rechargeable all-solid-state hydride ion battery). To wciąż poziom R&D, jednak połączenie stałego elektrolitu (mniejsze ryzyko pożaru, prostsze chłodzenie/obudowy) i wysokiej gęstości energii wygląda obiecująco.

Sód, który ma dowieźć skalę

W magazynowaniu energii liczą się nie tylko rekordy, ale i koszt/kWh, bezpieczeństwo i łańcuch dostaw. Nad tym pracuje holenderskie konsorcjum STARBATCH: Nobian, Exergy Storage, ISPT i Uniwersytet w Twente. Celem jest masowa, tańsza i mniej emisyjna produkcja kluczowego komponentu dla sodowych „solnych” baterii – tetrachloroglinianu sodu (NaAlCl₄, STCA) – w niższej temperaturze niż obecnie. To podejście (klasa metal-halide / molten-salt, nie mylić z sodowo-jonowymi) zużywa mniej energii i może oprzeć się na lokalnych surowcach (sól, chlor), budując łańcuch wartości w Niderlandach. Konsorcjum zakłada start komercjalizacji przed 2030 r., przeniosło główny ośrodek R&D do Enschede (przy Univ. of Twente), a pilotaż rozważa w Rotterdamie lub Delfzijl. Wstępne próby wskazują na osiągi porównywalne, miejscami lepsze od Li-ion – w docelowych zastosowaniach stacjonarnych.

Jeśli te wyniki potwierdzą się w dużych formatach i długim cyklowaniu, sodowe magazyny pomogą systemowi wygładzać zmienność OZE, ograniczać zrzuty nadwyżek i uruchamianie drogich źródeł szczytowych – w praktyce mniej emisji w szczytach i stabilniejsze ceny energii.

Co zmieni się na drodze i w systemie energii?

Teraz najbliżej kierowcy jest lit-metal: potencjalnie krótsze postoje i dłuższe trasy, o ile wyniki z labu obronią się w pakietach pełnej skali (temperatura, chłodzenie, BMS, żywotność). W kolejce stoją stałe ogniwa z jonami wodorkowymi (H⁻) – obiecują bezpieczeństwo stałego elektrolitu i wysoką gęstość energii, ale wymagają przełomu w trwałości. Dla systemu kluczowa będzie skala i koszt/kWh, więc sodowe rozwiązania „solne” oparte na NaAlCl₄ (STCA) mogą zostać „wołem roboczym” OZE: wygładzać wiatry i słońce, ograniczać zrzuty i szczytowe emisje. Na końcu wygra nie nagłówek, lecz powtarzalna produkcja, wyniki dużych formatów i uczciwy bilans cyklu życia.