Напуњени: Будућност батерија

Пре него што скувате јутарњу кафу, укључите аутомобил у струју. Док се ваш напитак припреми, пуњење аутомобила се креће од нуле до 100, спремно за стотине километара да седите и возите на своје пословне састанке. Овај сценарио је почетна стварност која произилази из недавних достигнућа у технологији батерија. Од електричних возила (ЕВ) до паметних телефона и великих складишта, прилагођавања и алтернативе тренутном водећем моделу батерија, литијум-јонским (Ли-ион), добијају на снази. 

Шта је на хоризонту?
Постоји растућа листа нових технологија које могу откључати будућност батерија — неке су одрживије од других. Једно побољшање батерија заснованих на литијуму је развој онога што је познато као литијум-јонске батерије у чврстом стању, од којих најперспективније користе графен. Ова технологија обезбеђује супериорну стабилност, дужи век складиштења и знатно повећане брзине пуњења. Самсунг је најавио да развија батерију засновану на графену која има потенцијал да повећа капацитет батерије за скоро 501ТП3Т и повећа брзину пуњења за 5001ТП3Т, на око 12 минута за потпуно пуњење. Импликације су такође обећавајуће за тржиште електричних возила, где би графенске батерије могле да испоруче брзине пуњења сличне као код паметних телефона и домет снаге од 500 км.
Иновативна модификација тренутних литијумских батерија користи песак уместо графита да би се постигли резултати који су три пута бољи од традиционалних литијумских батерија. Пошто користе песак, такође су знатно јефтинији за производњу и нетоксични су и еколошки прихватљиви.
Још једно еколошко решење је вода. Батерије са течним протоком користе пХ неутралну воду за складиштење енергије током дужег временског периода, а могу се користити и за производњу енергије. Компанија у Аустралији ради на стварању највеће батерије на свету користећи природно језеро и систем турбина и тунела. Произвођачи паметних телефона такође виде потенцијал у коришћењу ове технологије за мале апликације.
Натријум-јонске батерије су још један вредан пажње. Ове слане батерије могле би да буду и до седам пута ефикасније од свог Ли-јонског пандана. Иако је до комерцијализације још можда деценију, батерије на бази соли могле би у потпуности да замене литијумске батерије, јер би биле знатно јефтиније за производњу док би нудиле боље перформансе.
Друге технологије које се активно истражују и развијају за батерије укључују фотосинтезу, златне наножице, горивне ћелије, соларне батерије, пјенасте батерије и носиве батерије.

Каква је ситуација данас?

Већ највећи купац Ли-јонских батерија, Тесла је на путу да постане највећи произвођач захваљујући Тесла Гигафацториес. Први — у Невади, САД — производиће литијум-јонске батерије, од којих је Тесли потребно отприлике онолико колико је тренутно снабдевање широм света. Фабрика је заједнички пројекат Тесле и јапанског Панасоника и Тесла се нада да ће до 2020. производити батеријске пакете мање од 1ТП4Т100 по кВх. Смањење цене литијум-јонских батерија значи подстицање коришћења алтернативних извора енергије, а извршни директор Елон Муск планира да изгради још много Гигафабрика у блиској будућности. За предложену Тесла Гигафацтори Еуропе, наводно је разматрао Чешку Републику и Финску, између осталих.
Најпознатији добављачи батерија су Самсунг и ЛГ Цхем, али Кина је одмах иза. Због величине пројектоване потражње — резултат еволуције електричних возила и система за складиштење — захтеви за производњом батеријских ћелија били су без преседана. У последње три године, капацитет производње батеријских ћелија се више него удвостручио углавном захваљујући кинеској производњи ћелија, која већ има већи удео у глобалној производњи од јапанске.
Један достојан противник се може наћи управо у Чешкој Републици: ХЕ3ДА Лтд. Самопроглашени иноватор у примењеном истраживању и комерцијализацији технологија батерија, ХЕ3ДА користи велику брзину пуњења и пражњења батерија заснованих на нанотехнологији; након бројних тестова, истраживачи су пронашли начин да повећају безбедност батерија и смање трошкове производње за око 1/20 тренутне норме.
ХЕ3ДА се удружио са компанијом Еуропеан Металс, која има права на истраживање око чешког села Циновец. Место је толико богато литијумом да би могло да износи око 31 ТП3Т глобалних залиха литијума, што га чини највећим европским ресурсом. Својом непосредном близином границе са Немачком, дугом традицијом рударства и високом стопом незапослености, привукао је многе произвођаче. Даимлер, власник Мерцедес-Бенза, гради своју другу фабрику литијумских батерија у немачком граду на само 90 километара од села.

Вожња будућности
Конкуренција за савршену батерију је најраспрострањенија у аутомобилској сфери. Према аналитичарима, електрична возила ће до 2040. представљати 1ТП4Т240 милијарди глобалне индустрије и чиниће до 401ТП3Т глобалних куповина возила за 20 година. Односно, 40 милиона електричних возила ће се продавати годишње чак и ако глобално тржиште возила не буде порасло.
Тренутно, електрична возила раде првенствено на пуњивим Ли-јонским батеријама. Њихова велика густина енергије обезбеђује век трајања довољан за већину електричних возила, а они постају све приступачнији. Ипак, Ли-јонске ћелије су такође релативно крхке, осетљиве на температуру и — иако се могу похвалити великим животним веком — постепено пропадање се може приметити скоро одмах, чак и након нулте употребе.
Једно решење може бити замена течности чврстом материјом. Течни електролит у тренутним Ли-јонима омогућава да наелектрисане честице пролазе. Одређене чврсте материје такође дозвољавају овај ток, али не брзином потребном за уређаје велике снаге. Међутим, Тојота је тврдила да ће до 2020. године лансирати нови ЕВ који ће се напајати солид-стате литијумском батеријом. Ако би се овај чврсти облик батерије остварио, то би негирало ризик од пожара и отворило би врата потпуно металној аноди, која нуди већи енергетски капацитет. Ово би било револуционарно.
Постоји и опција да ће се владавина батерија окончати, са компанијама као што су Генерал Моторс (ГМ), Тојота, Фолксваген, па чак и УПС, који развијају ЕВ на водоник, који премашују домет других ЕВ по пуњењу горива. Водоник нуди чисту енергију, а једини крајњи производи су топлота и вода. ЕВ са водоничним горивним ћелијама има електрични мотор, али он производи електричну енергију на броду из ускладиштеног водоничног горива. Међутим, сакупљање водоника је проблематично: он мора бити под притиском и ускладиштен у резервоарима који су много већи од резервоара за бензин који је еквивалентан енергији, а то је веома дуготрајно. Даљи напредак је стога императив у покретању ове технологије напред.