Przełom w technologii akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych produkowanych w USA: gęstość energii podobna do trójskładnikowych akumulatorów litowych

Najnowsze doniesienia amerykańskiej firmy akumulatorowej ONE pokazują, że opracowała ona baterię litowo-żelazowo-fosforanową o masie i gęstości energii podobnej do trójskładnikowych baterii litowych. Jednak bateria litowo-żelazowo-fosforanowa ONE zostanie wprowadzona do produkcji dopiero pod koniec 2024 roku.

Nazwa tego produktu akumulatorowego to Aries II, a pojemność naładowanego akumulatora wynosi 71,5-kilowatogodzin. Masowa gęstość energii jego ogniw sięga 162 Wh/kg, co przekłada się na masę energii o gęstości 160,7 Wh/kg na poziomie pakietu akumulatorów.
Gęstość energii jest ważnym wskaźnikiem wydajności baterii, czyli średniej jednostkowej objętości lub masy energii elektrycznej uwalnianej przez baterię.
Ze względu na fakt, że zasięg pojazdów nowych energii zależy głównie od dostępnej energii elektrycznej i całkowitego zużycia energii przez pojazd (pojemność zasięgu=dostępnej energii elektrycznej/zużycie energii), maksymalny pojedynczy zasięg pojazdów nowych energii zależy głównie od gęstość energii akumulatora, pod warunkiem, że to samo zużycie energii pozostanie niezmienione, a objętość i waga zestawu akumulatorów będą ściśle ograniczone.

Jaka jest zatem globalna pozycja gęstości energii pakietu akumulatorów ONE?

Według globalnej listy pakietów akumulatorowych o najwyższej i najniższej gęstości energii wyprodukowanej przez Battery Design, liderem jest firma NIO Motors z Chin. Zestaw akumulatorów do nadchodzącej instalacji NIO ET7 ma pojemność 150-kilowatogodzin, wagę 575 kilogramów (1268 funtów) i gęstość energii 260,9 Wh/kg. Zgodnie z instrukcją obsługi NIO Automotive, w akumulatorze tym zastosowano trójskładnikową elektrodę dodatnią o wysokiej zawartości niklu i półstały elektrolit.

Następny jest akumulator Kirin z epoki Ningde, w którym zastosowano trójskładnikową elektrodę dodatnią o wysokiej zawartości niklu i którego maksymalna gęstość energii wynosi 255 Wh/kg.
Masowa gęstość energii akumulatora 82 kWh w Modelu 3 i Modelu Y Tesli wynosi 171 Wh/kg przy zastosowaniu trójskładnikowych cylindrycznych akumulatorów litowo-jonowych dostarczonych przez firmę Panasonic z Japonii. Wersja Porsche Taycan 2019 Turbo S jest wyposażona w akumulator o pojemności 93,4-kilowatogodzin i wadze 630 kilogramów (1389 funtów) oraz trójskładnikowy akumulator litowy typu softpack dostarczony przez firmę LG New Energy z Korei Południowej. Zestaw akumulatorów ma masę i gęstość energii 148,3 Wh/kg.

W przypadku akumulatorów typu blade BYD stosuje się również system materiałów z fosforanu litowo-żelazowego. BYD Han EV ma pojemność akumulatora 85,4 kilowata i waży 592 kilogramy (1305 funtów). Na poziomie akumulatora gęstość energii wynosi 144,2 Wh/kg.
Dolphins firmy BYD mają do wyboru dwa zestawy akumulatorów. Maksymalny ładunek wynosi 44,9 stopnia, masa 308,6 kg lub 680 funtów i gęstość energii 145,5 Wh/kg. Zestaw akumulatorów uszczelek charakteryzuje się większą masą i gęstością energii. Dzięki konstrukcji CTB akumulator może ważyć 558 kilogramów (1230,2 funta), mieć pojemność 82,56-kilowatogodzin i masę energii o gęstości 148 Wh/kg.
Można zauważyć, że w porównaniu z akumulatorami litowo-żelazowo-fosforanowymi firmy BYD, produkty akumulatorowe ONE mają jeszcze więcej zalet. Jeden z nich stwierdził również, że w porównaniu do trójskładnikowych baterii litowych baterie Aries II są o 25 procent tańsze i mają dłuższą żywotność baterii.
Baterie produkowane przez ONE trafią jednak do produkcji dopiero pod koniec 2024 roku. Na chwilę obecną nie ma żadnych informacji wskazujących, który model samochodu będzie wyposażony w ten akumulator. Jedyną firmą, która została poinformowana, że ​​będzie używać produktu ONE, jest Bollinger, nowa siła motoryzacyjna w Stanach Zjednoczonych, ale firma będzie używać akumulatorów Aries zamiast Aries II.

Według doniesień akumulatory Aries nadają się do samochodów ciężarowych poziomu 3 do poziomu 6 przy 3000 cyklach akumulatorów, natomiast akumulatory Aries II nadają się do samochodów osobowych i lekkich ciężarówek, ale ich trwałość spadła o 33,3 procent przy 2000 cyklach.
Jednakże przewaga ONE nad konkurencją polega na lokalizacji produkcji. Dzięki temu każdy samochód korzystający z jej produktu i zgodny z ustawą o redukcji inflacji (IRA) będzie kwalifikował się do pełnej ulgi podatkowej. Ponadto jest także własną firmą produkującą akumulatory w Stanach Zjednoczonych.
Przyjmuje się, że firma ONE będzie produkować akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe w Van Buren Town w stanie Michigan, w pobliżu fabryk motoryzacyjnych Forda, General Motors i Stratus.

Firma ONE może wydawać się nieznana, ale w rzeczywistości kryje w sobie ogromny potencjał. W lipcu 2020 roku były inżynier Ijaz z upadłej firmy produkującej akumulatory A123 w Stanach Zjednoczonych założył tę firmę energetyczną o nazwie „Nasza następna energia”. Prawie jedna szósta z 315 pracowników One to byli pracownicy A123, w tym dyrektor operacyjny.
Celem Ijaza jest prowadzenie firmy skupiającej się na akumulatorach litowo-żelazowo-fosforanowych, eliminując w ten sposób trzy główne przeszkody stojące na drodze do wykorzystania pojazdów elektrycznych na dużą skalę w Stanach Zjednoczonych: obawy związane z przebiegiem, problemy z bezpieczeństwem akumulatorów oraz brak gigantów akumulatorowych, z którymi mogliby konkurować Ningde Times, LG i Panasonic.
Obecnie One zebrała 355 milionów dolarów od inwestorów, w tym Breakthrough Energy Ventures Billa Gatesa, BMW Ventures i Franklin Templeton, a wycena firmy wynosi 1,2 miliarda dolarów. Jesienią ubiegłego roku rząd stanu Michigan przyznał jednej firmie co najmniej 220 mln dolarów w gotówce i ulgach podatkowych na budowę fabryki produkującej akumulatory o wartości 1,6 mld dolarów zlokalizowanej na przedmieściach Detroit, a rozpoczęcie produkcji planowane jest na 2024 rok.