Flexibilis tömörség és magas gyártási költségek

A szilárdtest-akkumulátor lítium anódjával az a probléma, hogy gyorstöltés közben hosszúkás kitüremkedések, úgynevezett dendritek képződnek benne, amelyek a katód felé terjednek, és amikor végül elérik, rövidzárlatot okoz(hat)nak. Csak egy jó kerámia-szeparátor képes blokkolni a dendriteket, és megvédeni az akkumulátort, de ezek törékenyek, ami megnehezíti a gyártást. Állítólag már több cég, az elsők között a Toyota is megtalálta erre a megnyugtató műszaki megoldást.

Szintén nehézséget okoz a mérnököknek, hogy a katódhoz kevert szilárd elektrolitnak egyszerre kell tömörnek és flexibilisnek lennie. Előbbi azért fontos, hogy a részecskék közötti távolság minimális legyen, az utóbbi pedig azért, hogy a töltési ciklus során jelentkező táguláshoz és összehúzódáshoz legyen helye az anódnak.

A szilárdtest-akkumulátorok még túl drágák a sorozatgyártáshoz, például az összeállításukhoz különösen száraz levegőjű üzemre van szükség. Emellett a szakembereknek, mérnököknek azon is dolgozniuk kell, hogy a szilárd elektrolitnak megtalálják a megfelelő összetételét. Megfelelő ionvezető képesség nélkül az akkumulátor ugyanis nem tud elegendő energiával ellátni egy autóban működő, nagyteljesítményű villanymotort.

Más vélemények szerint a szilárdtest-technológia csupán azért nem tekinthető az akkumulátorok Szent Gráljának, mert ugyanúgy lítiumot alkalmaz, mint a lítium-ion akkumulátorok, márpedig a Föld lítium-készletei végesek.

Kooperáció minden szinten

A kihívások ellenére a szilárdtest-akkumulátorok vonzereje egyértelműen erős, amit az is jelez, hogy a Toyota, a Honda, a Nissan és a Panasonic 2018-ban létrehozták a Libtec konzorciumot az újfajta akkumulátorok kifejlesztésére, amelyet a Japán állam is támogatott 14 millió dollárral (körülbelül 4 milliárd forint).
2020-ban pedig a Toyota és a Panasonic megalapította a Prime Planet Energy & Solutions Inc. vegyesvállalatot is, amelynek profilja a szilárdtest akkumulátorok fejlesztése és gyártása, nemcsak a Toyota, hanem akár más ügyfelek számára is.

Tavaly decemberig úgy tudtuk, hogy csak 2025 táján jelenhetnek meg a Toyota első szilárdtest-akkumulátorai – a vállalat 2012 óta foglalkozik a fejlesztésével, több mint ezer vonatkozó szabadalmat jegyeztetett be, és ezzel a technológia első számú globális szakértőjének számít, bár a piac többi szereplője sem jár távol a gyakorlati megvalósítástól.
A japán Nikkei Asia gazdasági lap azonban tavaly év végén arról adott hírt, hogy a Toyotának sikerült felgyorsítania a fejlesztést, és már idén bemutathatja első prototípusát, amely ezt a forradalmi technológiát alkalmazza.

Április közepén, a Sanghaji Autószalonon aztán a japán autógyártó le is leplezte első sorozatgyártású, tisztán elektromos modelljének, a bZ4X-nek a prototípusát. Bár a sajtóanyag nem tért ki rá, nagy valószínűséggel az eTNGA platformra épülő SUV-ban már szilárdtest-akkumulátor található. A markáns megjelenésű szabadidő-autót működés közben az idénre halasztott Tokiói Olimpián lehet majd látni, de az értékesítését csak 2022 második felében fogja elkezdeni a Toyota – a világ minden fontos piacán. A bZ4X-et 2025-ig további 14 tisztán elektromos modell fogja követni, ezek egy része azonban nem Toyota márkanévvel érkezik majd.

Forradalmi változásokat hoz majd a technológia megjelenése

Ha pár éven belül tényleg elkezdődik a szilárdtest-akkumulátorok sorozatgyártása, az nagyobb robbanást okozhat a villanyautó-piacon, mint az eddigi állami autóvásárlási támogatások bármelyike, mert még azok is el fognak gondolkodni az elektromos átálláson, akik jellemzően nagy távokat tesznek meg az autójukkal. A nagy hatótávolságú villanyautók további előnye, hogy nem igényelnek sűrű töltő-infrastruktúrát – igaz, a töltőpontok teljesítményét (vagyis a töltési sebességet) mindenképpen fejleszteni kell, ha ki akarjuk használni a szilárdtest-akkumulátorok villámtöltési képességeit.

Azt sem szabad figyelmen kívül hagyni, hogy a szilárdtest-akkumulátoros elektromos autók megjelenése hatalmas áresést fog okozni a régebbi technológiájú, lítium-ion akkumulátorral szerelt elektromos autók piacán, így a szerényebb jövedelmű rétegek számára is megnyílik majd a lehetőség, hogy a belső égésű motorral szerelt járművükből egy tisztább üzemű villanyautóba szálljanak át, újba és használtba egyaránt. Persze lesznek vesztesei is a technológiai ugrásnak: a pár éves, hagyományos akkumulátorral szerelt elektromos luxusautók tulajdonosai minden bizonnyal komoly értékvesztést kénytelenek elkönyvelni, mivel a járművük egyik pillanatról a másikra elavulttá válik majd.

Fotók: Toyota, QuantumScape