Mașina electrică: cum funcționează bateria litiu-ion?

Lansată pe piață încă din 1991, bateria litiu-ion a fost destinată inițial sectorului electronicelor de larg consum. În scurt timp, aceasta și-a găsit noi piețe de desfacere, ajungând să se impună ca un adevărat standard pentru toate dispozitivele care necesită o baterie reîncărcabilă și portabilă. Ea a succedat tehnologiilor nichel-cadmiu (NiCd) și nichel-metal-hidrură (Ni-MH).

Funcționarea unei baterii litiu-ion

Principiul bateriei cu litiu constă în circulația electronilor prin crearea unei diferențe de potențial între două electrozi, unul negativ și celălalt pozitiv, scufundați într-un lichid conductor de ioni numit electrolit. Când bateria alimentează un dispozitiv, electronii acumulați în electrodul negativ sunt eliberați printr-un circuit extern până când ajung la electrodul pozitiv: aceasta este faza de descărcare. În schimb, când bateria se încarcă, energia transmisă de încărcător face ca electronii să se întoarcă de la electrodul pozitiv către cel negativ.

Diferitele tipuri de baterii variază în funcție de tipul de ioni, de materialele din care sunt fabricate electrozii și de electrolitul asociat. Bateria cu plumb de 12 volți, utilizată în mod tradițional pentru alimentarea demarorului unui vehicul cu motor termic, se bazează, de exemplu, pe un electrolit care conține ioni de plumb și electrozi pe bază de plumb. Bateria litiu-ion utilizează, la rândul său, ioni de litiu (Li+): de aici provine și denumirea acestei tehnologii.

O baterie litiu-ion, așa cum este concepută în interiorul unui autoturism precum ZOE, se prezintă ca un ansamblu de unități individuale de baterie (celule), conectate între ele și controlate de un circuit electronic dedicat. Numărul de celule, dimensiunea fiecărei celule și modul în care sunt dispuse determină atât tensiunea furnizată de baterie, cât și capacitatea acesteia, adică cantitatea de energie electrică pe care o poate stoca. Aceasta este exprimată, de obicei, în wați-oră (Wh) sau chiar în kilowați-oră (kWh) în industria auto.

Caracteristicile unei baterii litiu-ion

Bateriile litiu-ion se regăsesc atât în aparatele electronice de larg consum (telefoane, laptopuri), cât și în mașinile electrice. Principalul motiv al acestui succes pe scară largă rezidă în principal în densitatea de stocare oferită de tehnologia litiu-ion.

Această densitate reprezintă raportul dintre capacitatea de stocare oferită de baterie și dimensiunile sau greutatea acesteia. Spre comparație, o baterie litiu-ion are o densitate de aproximativ 300–500 Wh/kg, adică de aproximativ zece ori mai mare decât cea a unei baterii cu plumb.

Până la eventuala dezvoltare a unor inovații precum bateria cu electrolit solid, tehnologia litiu-ion reprezintă în prezent cel mai bun compromis între capacitate, volum și masă în sectorul mobilității electrice. Aceasta oferă o putere ridicată, ușurință în reîncărcare și o durabilitate bună, caracteristici care se pretează la scenarii de utilizare complementare pe tot parcursul ciclului său de viață, în conformitate cu principiile economiei circulare.