Elektromobilność

Od pierwiastka litu do baterii

Auta elektryczne do zasilania najczęściej wykorzystują baterie litowo-jonowe, które magazynują energię i przekazują ją do silnika. Z czego są wykonane, w jaki sposób się je składa oraz jak przygotowuje do montażu w pojeździe? Ekspert Centrum Testowego Energii SEAT S.A. przedstawia poszczególne etapy produkcji i instalacji – od pozyskania surowców potrzebnych do stworzenia baterii do umieszczenia jej w samochodzie. Producent z Martorell stawia w ten sposób kolejny krok w promowaniu elektryfikacji w Hiszpanii.

Baterie zasilają w pojazdach m.in. klimatyzację, ekrany oraz systemy wewnątrz samochodu, jak również silniki elektryczne, które napędzają jedną bądź obie osie. Składają się z ogniw pogrupowanych w różne moduły, tak by móc zapewnić jak najbardziej efektywny przepływ energii. Powstają z czterech kluczowych minerałów: litu, niklu, manganu i kobaltu.

– Po ekstrakcji są poddawane obróbce chemicznej, by uzyskać aktywny materiał, który gdy wchodzi w reakcje, umożliwia magazynowanie i dostarczanie energii – tłumaczy Francesc Sabaté, szef centrum badawczo-rozwojowego ds. akumulatorów SEAT S.A.

Jak wygląda proces powstawania baterii?

Zawarty w minerałach aktywny materiał służy do tworzenia elektrod, czyli zamkniętych w komórkach elementów magazynujących energię. Elektroda dodatnia (anoda) i elektroda ujemna (katoda) są zgrupowane wraz z separatorem, który, jak sama nazwa wskazuje, zapobiega kontaktowi pomiędzy nimi. Elementy te odpowiadają za przenoszenie energii, a napięcie elektryczne każdej z komórek wynosi 3,7V. Tyle potrzeba do zasilenia np. latarki LED. Samochód elektryczny potrzebuje natomiast napięcia o wartości ok. 400V.

Blisko 300 ogniw – minimalnych jednostek magazynowania energii – jest ze sobą połączonych szeregowo. Wiąże się je w grupy modułów, które z kolei tworzą pakiet akumulatorów. Złącza są rozmieszczone pomiędzy tymi modułami. W ten sposób zapewniają zarówno przepływ energii, jak i komunikację między elektroniczną jednostką sterującą pojazdu (BMC) a elektronicznymi tablicami monitorującymi stan poszczególnych ogniw (CMC). Do złożenia baterii na tym etapie brakuje jedynie układu chłodzenia i obudowy. Po ich zamontowaniu akumulator jest gotowy do instalacji w pojeździe.

Testy w każdych warunkach

Aby zapewnić jakość oraz wydajność baterii, hiszpański producent sprawdza je pod kątem różnych czynników w swoim pionierskim Centrum Testów Energii. Obiekt o powierzchni 1500 m2 działa całą dobę, siedem dni w tygodniu.

– Sprawdzamy maksymalne możliwości akumulatorów, aby zagwarantować ich optymalną wydajność niezależnie od warunków – podkreśla Francesc Sabaté.

Każdego roku w centrum przeprowadzane jest do 6000 kompletnych testów systemu wysokiego napięcia, a akumulatory i baterie poddawane są średnio 17 500 godzinom testów oraz symulacji. Wśród nich można wymienić np. testy klimatyczne z różnicą temperatur na poziomie 80°C. Wszystko po to, by zapewnić jak najwyższą jakość oraz wydajność baterii. Dzięki tego typu rozwiązaniom istnieje szansa na zwiększenie udziału samochodów o napędzie elektrycznym na rynku motoryzacyjnym. Producenci samochodów starają się zaspokoić wzrastające zainteresowanie modelami w pełni elektrycznymi oraz hybrydowymi. Według raportu “Elektromobilność – Czy to jedyna droga?” autorstwa Element Energy i PSPA, popyt na pojazdy BEV wśród europejskich kierowców stale wzrasta i przewyższy inne układy napędowe. Do roku 2030 osiągnie poziom ok. 50%, a w 2040 – 70% rynku. Potencjał elektromobilności w przyszłych latach zdaje się zatem nie ustawać.