Technologia magazynowania energii pozostaje największym ograniczeniem motocykli elektrycznych. To głównie akumulatory decydują o masie, zasięgu i cenie, a tym samym o realnej użyteczności takich maszyn. Dlatego każdy krok w rozwoju ogniw ma dla jednośladów większe znaczenie niż dla samochodów. Coraz więcej wskazuje na to, że jedną z takich zmian może być odejście od grafitu na rzecz krzemu w anodach. To rozwiązanie, które jeszcze niedawno uchodziło za zbyt problematyczne, dziś zaczyna wyglądać jak realna alternatywa.
W klasycznych akumulatorach litowo-jonowych anoda wykonywana jest z grafitu. To materiał stabilny i dobrze znany, ale mający swoje granice. Grafit może „przyjąć” tylko określoną ilość jonów litu, co przekłada się na ograniczoną gęstość energii. W motocyklu oznacza to prosty wybór bez dobrego rozwiązania: albo ciężka bateria, albo mały zasięg.
Krzem jako rozwiązanie
Alternatywą dla grafitu jest krzem, który może związać wielokrotnie więcej jonów litu. Teoretycznie pozwala to znacząco zwiększyć pojemność ogniwa bez zwiększania jego rozmiarów. W praktyce mówi się o gęstości energii sięgającej nawet około 400 Wh/kg, czyli nawet o połowę więcej niż w typowych bateriach stosowanych obecnie w pojazdach elektrycznych.
To właśnie ten parametr jest kluczowy dla motocykli. Każdy kilogram mniej w masie baterii oznacza lepsze prowadzenie, łatwiejsze manewrowanie i większą swobodę projektowania całej konstrukcji. Z punktu widzenia użytkownika przekłada się to na znacznie lepszy zasięg bez drastycznego wzrostu masy.
Główna bariera pokonana?
Żeby nie było tak łatwo, krzem ma także poważne wady. Podczas ładowania i rozładowywania materiał ten mocno zmienia swoją objętość. Takie pęcznienie prowadzi do mikropęknięć, degradacji anody i szybkiej utraty pojemności. To właśnie dlatego krzem przez długi czas pozostawał ciekawostką laboratoryjną, a nie rozwiązaniem gotowym do wdrożenia w motoryzacji.
Przełomem mają być nowe anody krzemowo-węglowe, w których krzem nie występuje w czystej postaci, lecz jest osadzony w specjalnych strukturach stabilizujących. Firmy rozwijające tę technologię deklarują, że udało się znacząco ograniczyć degradację materiału, zachowując przy tym jego wysoką pojemność.
Takie ogniwa zaczynają już spełniać wymagania stawiane akumulatorom trakcyjnym. Są zdolne do pracy w temperaturach sięgających ok. 60° C, a ich trwałość przekracza 1200 cykli ładowania. To wartości, które zaczynają odpowiadać ciężkim realiom eksploatacji motocykla, a nie tylko elektroniki użytkowej.
Co istotne, technologia ta nie jest całkowicie nowa. Anody z domieszką krzemu trafiają już do droższych smartfonów i innych urządzeń. Kolejnym krokiem ma być segment motoryzacyjny, w tym motocykle.
Technologia i polityka
Zainteresowanie krzemem ma swoje źródło także w polityce międzynarodowej. Rafinacja grafitu przeznaczonego do produkcji anod jest dziś w dużym stopniu skoncentrowana w Chinach. Krzem jest surowcem znacznie bardziej powszechnym i łatwiejszym do pozyskania w różnych regionach świata. Dla producentów akumulatorów oznacza to większą niezależność i stabilność dostaw.
Z drugiej strony, koszty wytwarzania zaawansowanych anod krzemowych wciąż są wyższe niż w przypadku grafitu. To jeden z powodów, dla których na masowe wdrożenie tej technologii trzeba będzie jeszcze poczekać, zwłaszcza w segmencie motocykli, gdzie cena końcowa pojazdu odgrywa bardzo ważną rolę. Nie będzie tu rewolucji, raczej ewolucja. Podobnie jak w przypadku urządzeń elektronicznych, krzem pojawi się najpierw w najdroższych modelach, a później, stopniowo, w tych szeroko dostępnych.
