Dažniausiai mokslininkai bando kurti akumuliatorius naudojant natrį ir sierą. Taip siekiama sumažinti Kinijos dominavimą akumuliatorių gamybos rinkoje, nes, daugėjant elektromobilių baterijų, jų ima sparčiai trūkti.
Šiuo metu elektromobiliuose daugiausiai naudojamos ličio-jonų baterijos, kuriose gausu itin retų ir brangių metalų – ličio, kobalto, magnio ir nikelio, kurių kainos pastaruoju metu šoko į aukštumas.
Tikimasi, kad apie 2025 m., jeigu niekas nepasikeis, baterijų ims trūkti tiesiog drastiškai. Tačiau iki to laiko tikimasi, kad pavyks pradėti gaminti naujos kartos akumuliatorius. Manoma, kad mokslininkams per pastaruosius trejus metus pavyks sukurti jau paruoštas gamybai natrio jonų baterijas.
Kita versija – ličio-sieros baterijos. Ir vienos, ir kitos kainuotų maždaug dviem trečdaliais pigiau negu dabartiniai akumuliatoriai. Svarbiausia – juose būtų naudojama, kur kas mažiau itin retų ir deficitinių metalų.
Tačiau šios prognozės išsipildys tik tokiu atveju, jeigu pavyks pasiekti persilaužimą elektrochemijos srityje bent vienoje iš trijų įmonių – Berlyne įsikūrusioje „Theion“, Jungtinėje Karalystėje veikiančioje „Faradion“ ir JAV esančioje „Lyten“. Bent vienai iš jų pavykus pasiekti didesnio progreso, akumuliatorių pramonėje galėtų įvykti milžiniškas proveržis.
Tačiau naujos baterijos turi trūkumų, su kuriais dabar kovoja mokslininkai. Pavyzdžiui, natrio-ličio baterijoms nepavyksta pasiekti pakankamos talpos – kol kas jos sukaupia nepakankamai daug elektros energijos. Tuo tarpu ličio-sieros baterijų celės labai greitai koroduoja ir pasižymi pernelyg trumpu gyvenimo ciklu.
Tačiau su šiomis problemomis kovoja kone dešimt įvairių startuolių visame pasaulyje, į kuriuos investuoti šimtai milijonų dolerių, todėl proveržio tikimasi jau netrukus. Kol kas baterijų gamyboje vyrauja Kinija, kuri ne tik valdo daugumą gamybos įmonių, bet ir supirkusi nemažai akumuliatorių gamybai būtinų metalų gavybos įmonių.
Kaip teigia Jungtinės Karalystės konsultacinė įmonė „Benchmark Mineral Intelligence“, šiuo metu jų skaičiavimais Kinija valdo 75 proc. kobalto ir 59 proc. ličio pasaulinės gamybos.
Azijos baterijų gamybos milžinai taip pat karštligiškai ieško pigesnių ir paprastesnių baterijų sukūrimo būdų. Kinijos įmonė „CATL“ paskelbė, kad kitais metais pradės pramoniniu būdu gaminti naujos kartos sieros jonų akumuliatorių gamybą.
Korėjos įmonė „LG Energy Solution“ skelbia, kad 2025 m. jau bus pasiruošę pradėti masinę ličio-sieros akumuliatorių gamybą. Jeigu akumuliatoriai pasižymės savybėmis, artimomis šiandien naudojamiems ličio jonų akumuliatoriams, mes jau stovime ant akumuliatorių revoliucijos slenksčio.
Šiuo metu brangiausia detalė akumuliatoriuje yra katodas, kuris sudaro maždaug trečdalį akumuliatoriaus kainos. Dabar yra naudojami dviejų tipų katodai – vieni gaminami iš nikelio kobalto ir magnio mišinio, kiti iš ličio geležies fosfato.
Pirmieji yra brangesni, bet gali kaupti daugiau energijos ir gaminami iš retųjų metalų. Antrieji – pigesni, gaminami iš ne tokių retų metalų, bet gali kaupti mažiau energijos ir yra ne tokie saugūs. Per pastaruosius dvejus metus kobalto ir nikelio kainos pašoko daugiau kaip dešimt kartų, dėl to masė įmonių ieško būdų, kuo juos pakeisti.
Dabar naudojami elektromobilio akumuliatoriai vidutiniškai kainuoja apie 10–12 tūkst. eurų. Jeigu mokslininkams pavyks jų kainą sumažinti dviem trečdaliais, jie kainuotų vos apie 3 tūkst. Tai neįtikėtinai sumažintų elektromobilių savikainą.
Dabar gamintojai ir analitikai sutaria, kad naujos kartos baterijos, kai debiutuos rinkoje, dar nebus tokios tobulos kaip naudojamos dabar, todėl daugiausia bus montuojamos į pigius ir masinius automobilius. Tuo tarpu ličio-jonų baterijas ir toliau naudos „premium“ klasės automobiliams.
Mičigane, Jungtinėse Amerikos Valstijose įsikūrusi įmonė „Amandarry“ jau pradėjo nedideliais kiekiais gaminti natrio jonų akumuliatorius Hainingo gamykloje Kinijoje. Kompanija jau ruošiasi pradėti gamyklos statybą Šiaurės Amerikoje.
Greičiausiai jų gaminamus akumuliatorius pirmiausia naudos dviračių elektra varomų transporto priemonių gamintojai, kuriems maksimalus nuvažiuojamas atstumas nėra kritiškai svarbus ir kuriems svarbiausias veiksnys yra kuo mažesnė kaina. Dar vienas tokių baterijų privalumas yra itin greitas krovimo greitis. Teigiama, kad 80 proc. akumuliatoriaus talpos galima įkrauti vos per 15 min.
Gamintojai teigia, kad po 3–5 metų tokios baterijos bus pradėtos montuoti į elektromobilius.
Sieros baterijas kuriančios įmonės „Theion“ vadovas Ulrichas Ehmes teigė, kad tokios baterijos itin greitai koroduoja. Jos tampa nebetinkamos naudoti vos po 30 krovimo ciklų. Bet mokslininkai pabrėžia, kad jau turi sprendimą, kaip jų tarnavimo laiką prailginti iki automobilio tarnavimo laiko. Kol kas tokios baterijos tik kuriamos.
Tikimasi, kad automobilių gamintojams bus pasiruošę tiekti patobulintas baterijas po dviejų metų. Jeigu viskas pavyks – pramoninė gamyba galėtų veikti nuo 2027 m.
Tokios baterijos galėtų sukaupti tris kartus daugiau energijos negu dabartinės, pasikrautų kelis kartus greičiau ir kainuotų tris kartus pigiau.
