Hori dela eta, eta gainerako elementuekin batera, industria lanean ari da definitzeko zein aukera potentzialek optimiza ditzaketen egungo prestazioak etorkizuneko bateria-belaunaldientzat. Batez ere, elektromugikortasunean erabiltzeari begira; dirudienez, hori izango da hurrengo urteetan baterien bilakaera baldintzatuko duen aplikazio handia.

Hori dela eta, ahaleginak, batez ere, energia-dentsitatea eta baterien gaitasuna hobetzera bideratuta daude, bai eta birkargatzeko denboretan ere (auto elektrikoen etorkizunerako funtsezko elementuak), formula optimizatuei edo anodoen irtenbide berriei esker.

Tradizioz, industrian eta litio-ioneko baterietan erabilitako anodo-teknologiak grafitoan (artifiziala zein naturala) oinarritu izan dira. Hala ere, argi dago soluzio hori bere muga teorikora iristen ari dela, bai gaitasun espezifikoari dagokionez, bai potentziaren eta karga azkarraren entregari dagokionez, karbono-geruzen artean litio-ioiak sartzeko eta ateratzeko dinamika motelei esker. Hori dela eta, etorkizuna formula horren optimizazio batetik igaro zen, edo anodoen ikuspegitik baterien prestazioak irauli ahal izango zituzten alternatiba berrietatik.

"HARD CARBON" EGUNGO GRAFITOAREN BILAKAERA GISA

Lehen esan dugun bezala, grafitoan oinarritutako anodoak litio-ioneko bateriek hartutako aukera izan dira tradizionalki. Egonkortasun estruktural eta kimikoagatik da hori, baita beste propietate batzuengatik ere, hala nola pisuagatik edo eskuragarritasunagatik, eta horrek beste batzuk baino kostu txikiagoko alternatiba ere bihurtu du, batez ere grafito naturalean oinarrituz gero.

Hala ere, azpimarratu behar da automobilaren industriaren aukera gogokoena grafito artifizialeko anodoak dituzten bateriak erabiltzea izan dela, nahiz eta berezkoa baino garestiagoa izan. Horrelako konposizioek emaitza hobeak ematen dituzte ahalmenari eta bizi-zikloei dagokienez, soluzio naturalekin alderatuta, eta, horren ondorioz, nahiago izan dute sektorean. Gainera, grafito naturalaren erabilera masiboak haren eskuragarritasuna arriskuan jarri du, eta foro batzuetan gai kritikotzat jo du; alderdi hori ere konpondu da grafito artifizialaren erabilerarekin.

Abantailak eta erabilgarritasuna alde batera utzita, argi dago, lehen aipatu dugun bezala, grafito naturalean eta artifizialean oinarritutako alternatibak sabaira iristen ari direla garapen teknologikoari, gaitasun teorikoari eta zamalanetako prestazioei dagokienez. Hori dela eta, konponbide hori garatzen ari gara, hurrengo bateria-belaunaldietan grafitoaren abantailak aprobetxatzen jarraitu ahal izateko.

Dirudienez, bide hori «hard carbon» izenekotik igarotzen da, hau da, anodo gisa karbonoaren forma solido bat erabiltzea. Karbono hori, besteak beste, "grafitizatzailea ez izateagatik" bereizten da; hau da, tratamendu termikoaren bidez grafito bihurtu ezin den karbono-soluzio bat da.

Egitura porotsuari esker, uste da irtenbide horrek etorkizunean ere izango duela protagonismoa energia biltegiratzeko sektorean, batez ere sodio-ioien bateria oparoei dagokienez; izan ere, mota horretako gailuen dentsitate energetikoa hobetzeko eragina duela frogatu da.

Hala ere, beste ikerketa-ildo batzuetan garatutako emaitzek pentsarazten dute beste konposizio batzuk izango direla etorkizunean garaile. Gutxienez, mugikortasun elektrikorako baterietan erabiltzeko.

SILIZIOAREN ESPEROTAKO PROTAGONISMOA

Nahiz eta merkatuan partzialki eskuragarri dagoen soluzio bat izan grafitoarekin batera, siliziozko anodoetarako aurreikusitako ibilbide teknologikoak eta garapenak pentsarazten du elektromugikortasunaren beharrak eta eskakizunak betetzen dituzten bateriak garatzeko irtenbide handietako bat bezala koka daitezkeela.

Silizioak, berez, grafitoaren aldean funtsezko bi abantaila ditu, beti industriaren interesa piztu dutenak, hala nola gaitasun aktibo handiagoa eta dentsitate energetiko handiagoa. Horregatik, anodoaren konposizioaren barruan material hori erabiltzen duten soluzioak badaude, karbonoarekin nahastuz, bi materialen indarguneak konbinatzea lortzeko. Hala ere, iraungitze-data duten konponbideak dirudite, anodo mota horien etorkizuna nano-silizioaren edo silizio-oxidoaren bidez silizio-ehuneko handiak dituzten alternatibetatik igaroko baita.

Irtenbide honetan, behintzat, baterien munduko bi startup ari dira lanean: Sila Nano eta Enovix. Beren proposamen teknologikoaren bidez (lehenengoaren kasuan, Mercedes edo BMW bezalako enpresen arreta erakarri du) baterien dentsitate energetikoa handitzea lortu dute, pisua eta kostua murriztuz.

Orain, hurrengo belaunaldi teknologikoekin konponbide honek oraindik duen eragozpen handiari erantzuteko gai izatea espero da: degradazioak eta elektrolito solidoen interfaze-geruzen eraketak eta aldaketa bolumetrikoek anodo mota horietan eragin dezaketen balio-bizitza txikiagoak. Erronka horri erantzuna eman ondoren, badirudi industria osoa bat datorrela hamarkada honen bigarren zatian horrelako anodoak izango direla nagusi.

LITIOAREN AUKERA EPE LUZERA

Litioa beti izan da lehengai protagonistetako bat baterien sektorean, eta etorkizuna berriz igaro liteke etorkizuneko bateria-belaunaldien anodoen prestazioak bultzatze aldera.

Litioak, anodo gisa, abantaila handia du grafitoarekin edo silizioarekin alderatuta, hala nola dentsitate energetikoa, beste bi aukerak baino nabarmen handiagoa. Horri esker, soluzio handia da automobil elektrikoaren industrian erabiliko diren baterientzat, adibidez, non autonomia eta kilometro-tartea funtsezko aldagaietako bat den. Era berean, beste bi materialekin alderatuta pisu txikiagoa duenez, are gehiago sendotzen du bere posizioa, etorkizunean ibilgailu elektrikoaren industriak hartzen duen irtenbidea izan dadin.

Bi ezaugarri horiek beti izan dira ezagunak baterien sektorean, baina horiek aprobetxatu ezin izana eragin duen arrazoia litioaren egonkortasuna da anodo gisa, elektrolito likidoekin konbinatzen denean. Hori dela eta, orain arte ezin izan da erabili, belaunaldi konbentzionalak mota horretako elektrolitoetan oinarrituta daudelako. Hain zuzen ere, erakargarritasun falta horrek eragin du konponbide horien beste "ahultasuna" grafitoarekin edo silizioarekin alderatuta, hau da, anodo mota horiek masan fabrikatzeko industrializaziorik ez izatea oraingoz.

Hala ere, hori guztia alda liteke elektrolito solidoko bateriak merkatura iristen direnean, hau da, energia biltegiratzeko industriaren eta ibilgailu elektrikoa edo energia berriztagarriak bezalako aplikazioen behin betiko booma espero den "grial santua" iristen denean. Hain zuzen ere, haren ezaugarri nagusia da orain arte litiozko anodoak erabiltzea eragozten zuen ekuazioaren zati handi bat ebazten duena, elektrolito solidoaren ordez likido konbentzionala erabiltzen baitzen. Hori dela eta, sektoreko liderrak, hala nola Factorial, Prologium, QuantumScape, SES, Solid Power edo Basquevolt, lanean ari dira anodo mota horren erabilera barne hartzen duten soluzioak garatzeko eta industrializatzeko, horiek izan baitaitezke ezagunenak, behin egoera solidoko bateriek merkatua menderatzen dutenean hamarkada honen amaieran edo datorren hamarkadaren hasieran.

Nolanahi ere, litiozko anodoak erabiltzearekin lotutako hobekuntza-alderdi garrantzitsuak daude oraindik, batez ere zamalanen abiadurari eta horien industrializazioari dagokienez. Litio metalikoa fabrikatzeko eta tratatzeko hainbat prozesutatik igarotzen diren hobekuntza-aukerak badaude ere, denbora beharko da industrializatzeko eta automobilaren sektorean behin betiko ezartzeko.

Ikus daitekeenez, argi dago, elektrolitoen paradigma (likidotik solidora) aldatuko dela dirudien bezala, anodoena ere aldatuko dela (grafito ezaguna alde batera utziz silizio edo litio aukeren bidez). Hori guztia sektoreak trantsizio energetikoaren etorkizunerako duen kritikotasuna dela-eta espero den bilakaeraren ondorio da, eta horrek azaltzen du CIC energiGUNE bezalako zentroak une honetan iraunkortasunaren etorkizunari begira garatzen ari diren ikerketaren eta garapenaren garrantzia.