Od smartfona, przez laptop, aż po samochód elektryczny – baterie litowo-jonowe stały się jednym z fundamentów współczesnej gospodarki. Polska jest dziś jednym z największych producentów baterii w Europie, a ich eksport odpowiada już za kilka procent całego polskiego eksportu. Mimo to wokół baterii wciąż narosło wiele mitów. Jak działają? Czy są bezpieczne? Dlaczego jedne samochody mają baterie LFP, a inne NMC?

Rewolucja, która zaczęła się od Walkmana

Choć o samochodach elektrycznych mówi się dziś najwięcej, prawdziwa rewolucja zaczęła się znacznie wcześniej. W 1991 roku firma Sony jako pierwsza wprowadziła do sprzedaży komercyjne ogniwa litowo-jonowe. To właśnie one umożliwiły rozwój kamer, telefonów komórkowych, laptopów i później smartfonów.

Przeczytaj też: Dlaczego decyzja kongijskiego rządu może mieć wpływ na gospodarkę unijną?

Przez ponad 30 lat technologia ogromnie się zmieniła. Dzisiejsze baterie mają znacznie większą gęstość energii, ładują się szybciej, są trwalsze i wyposażone w zaawansowane systemy zabezpieczeń. Łączy je z pierwszymi konstrukcjami przede wszystkim sama zasada działania.

Bateria to nie tylko samochód

Większość z nas korzysta z baterii litowo-jonowych przez cały dzień, często nawet o tym nie myśląc – zasilają one smartfony, laptopy, słuchawki bezprzewodowe, smartwatche, elektronarzędzia, rowery elektryczne, magazyny energii oraz samochody elektryczne i coraz częściej również hybrydy.

To właśnie elektronika użytkowa była motorem rozwoju tej technologii. Dopiero później baterie trafiły do motoryzacji.

Nie wszystkie baterie litowo-jonowe są takie same

Określenie “bateria litowo-jonowa” to cała rodzina różnych technologii.

Najczęściej spotykane są dziś:

LFP (litowo-żelazowo-fosforanowe) – tańsze, bardzo trwałe i uznawane za jedne z najbezpieczniejszych. Coraz częściej trafiają do samochodów popularnych marek. Stosowane też w magazynach energii.

NMC (nikiel-mangan-kobalt) – oferują większą gęstość energii, dlatego pozwalają budować auta o większym zasięgu. Są jednak droższe i bardziej wymagające pod względem zarządzania temperaturą.

NCA (nikiel-kobalt-aluminium) – wyjątkowo wysoka gęstość energii i świetna wydajność prądowa, ale wrażliwość na wysokie temperatury i degradacja przy długim utrzymywaniu 100 proc. naładowania.

Nie istnieje jedna “najlepsza” chemia. Każda jest kompromisem między ceną, zasięgiem, trwałością, szybkością ładowania i bezpieczeństwem.

Dlaczego baterie się starzeją?

Tak jak akumulator w telefonie po kilku latach działa krócej, tak samo starzeją się baterie w samochodach. To naturalny proces wynikający z kolejnych cykli ładowania i rozładowania. O tym jak sprawdzane są baterie w używanych autach elektrycznych możesz się dowiedzieć więcej z tego tekstu.

Przeczytaj też: Czy Polsce grozi blackout?

Różnica polega na tym, że samochody elektryczne są wyposażone w zaawansowane systemy zarządzania baterią (BMS), które na bieżąco kontrolują temperaturę, poziom naładowania, zapobiegają przeładowaniu i zbyt głębokiemu rozładowaniu oraz monitorują stan poszczególnych modułów, pomagając wydłużyć żywotność i zwiększyć bezpieczeństwo akumulatora.

Dlatego baterie samochodowe projektowane są z myślą o pracy przez kilkanaście lat i setki tysięcy kilometrów.

Czy baterie są bezpieczne?

To jedno z najczęściej zadawanych pytań.

Tak – pod warunkiem, że korzystamy z urządzeń renomowanych producentów i nie ingerujemy w ich konstrukcję.

Każda bateria przed wprowadzeniem na rynek przechodzi dziesiątki rygorystycznych testów bezpieczeństwa, podczas których sprawdzana jest jej odporność m.in. na uderzenia, zgniatanie, przebicie, przeładowanie, skrajne temperatury oraz zwarcia. Na te kwestie zwrócił uwagę Matthew Halaba, przyglądając się bateriom wykorzystywanym w różnorakich sprzętach i pojazdach w czasie działań wojennych w Ukrainie. Wnioski z jego obserwacji streściłam w tym tekście.

Jednym z najbardziej znanych badań jest tzw. test gwoździa, podczas którego do naładowanego ogniwa wbija się metalowy pręt, aby sprawdzić, jak zachowa się w przypadku wewnętrznego zwarcia. Dzięki takim testom projektanci mogą opracowywać coraz skuteczniejsze zabezpieczenia.

Skąd biorą się pożary?

Baterie rzeczywiście mogą się zapalić, ale najczęściej nie dzieje się to bez powodu.

Przyczyną mogą być m.in. poważne uszkodzenia mechaniczne, wady konstrukcyjne, nieprofesjonalne przeróbki baterii lub korzystanie z urządzeń bardzo niskiej jakości.

Przeczytaj też: Niemiecka Varta składa wnioski o upadłość

Dlatego eksperci znacznie bardziej obawiają się taniego, nieznanego powerbanku lub samodzielnie przerobionej baterii w rowerze elektrycznym niż fabrycznej baterii renomowanego producenta samochodów. Na kwestie bezpieczeństwa zwracają też uwagę ubezpieczyciele. O wyzwaniach z perspektywy tej branży dowiesz się więcej z opisu kazusów z Azji.

Jak dbać o baterię?

Nowoczesna elektronika w dużej mierze sama dba o kondycję baterii, ale warto pamiętać o kilku prostych zasadach: korzystać z dobrej jakości ładowarek, unikać długotrwałego wystawiania urządzeń na skrajnie wysokie temperatury, nie utrzymywać baterii stale na 100 proc. naładowania oraz nie dopuszczać regularnie do jej całkowitego rozładowania. Sami producenci pokazują jak starzeją się ich ogniwa. O danych udostępnionych przez CATL dowiesz się z tego tekstu.

Wiele współczesnych telefonów i samochodów automatycznie dostosowuje sposób ładowania do nawyków użytkownika, aby wydłużyć żywotność ogniw. Dlatego możliwe jest dawanie gwarancji nawet na milion kilometrów przebiegu.

To dopiero początek

Choć baterie litowo-jonowe dominują dziś na rynku, naukowcy już pracują nad kolejną generacją magazynowania energii. Największe nadzieje wiązane są z bateriami ze stałym elektrolitem (solid-state), które mają oferować większą gęstość energii, szybsze ładowanie i jeszcze wyższy poziom bezpieczeństwa.

Ich masowa komercjalizacja w motoryzacji prawdopodobnie nastąpi jednak dopiero pod koniec tej dekady. Chociaż Samsung SDI właśnie zapowiedział, że wystartuje z produkcją już w 2027 roku.

Jedno jest pewne – baterie pozostaną jedną z najważniejszych technologii XXI wieku. Bez nich trudno wyobrazić sobie nie tylko elektromobilność, ale również telefony, magazyny energii czy rozwój odnawialnych źródeł energii.

Świat baterii opisywaliśmy też w tych wątkach:

Są pieniądze na reanimację europejskich projektów bateryjnych

BMZ przenosi produkcję z Macedonii do Polski

Pożar salonu i serwisu samochodowego w Warszawie wciąż budzi sporo kontrowersji

Magazyny energii zaciągają dług klimatyczny. Kiedy go spłacą?