Naukowcom z Fraunhofer ISE udało się przeprowadzić ogniwo przez ponad tysiąc pełnych cykli ładowania i rozładowania. Po zakończeniu testu prototyp zachował ponad 83 proc. pierwotnej pojemności. To wynik, który w branży uznaje się za próg przydatności do produkcji seryjnej.
Krzem daje więcej energii, ale pęcznieje
Anoda krzemowa pozwala zmieścić w ogniwie więcej energii niż tradycyjny grafit. Problem polega jednak na tym, że krzem zwiększa objętość nawet o 300 proc. podczas ładowania, a potem znów się kurczy. Grafit zmienia wymiary tylko o 10–12 proc. Tak duży ruch niszczy kontakt elektryczny w elektrodzie i przyspiesza rozkład elektrolitu.
Dlatego badacze z Fryburga użyli kompozytu krzemowo-węglowego. Materiał ten stanowi 51 proc. masy czynnej anody. Ogniwo miało też katodę z wysokoniklowego materiału, a całość powstała na pilotażowej linii produkcyjnej. To ważne, ponieważ oznacza, że technologia nie jest wyłącznie laboratoryjną ciekawostką.
Nacisk 10 barów okazał się kluczowy
Podczas testów ogniwo pracowało pod naciskiem osiowym 1000 kilopaskali, czyli około 10 barów. Przy takim obciążeniu kontakt elektrody pozostawał stabilny mimo pracy materiału. Gdy naukowcy obniżyli nacisk do 300 kilopaskali, pojemność spadała znacznie szybciej.
Wyniki pokazały również, że szybkie ładowanie zużywa ogniwo bardziej niż łagodne cykle. To istotna wskazówka dla producentów aut elektrycznych, ponieważ systemy zarządzania baterią muszą uwzględniać ten efekt. Inaczej kierowca, który często korzysta z ładowarek o dużej mocy, szybciej odczuje spadek zasięgu.
280 Wh/kg dziś, 330 Wh/kg w produkcji
Testowane ogniwa osiągnęły gęstość energii 280 Wh/kg. Zdaniem instytutu zoptymalizowana produkcja przemysłowa pozwoli dojść do około 330 Wh/kg. Taki wynik oznacza wzrost o 20–35 proc. względem dzisiejszych ogniw NMC i NCA.
Projekt nosi nazwę StrOboBatt i koncentruje się na ogniwach workowych o pojemności 25 Ah. Zespół prowadził prace w ramach projektu badawczego finansowanego ze środków publicznych. Kolejnym krokiem będzie skalowanie procesu i dalsza optymalizacja nacisku w module baterii. Skala produkcji ogniw rośnie zresztą szybko, co pokazuje przykład Hithium i 200 GWh dostaw.
Dlaczego to ważne dla rynku
Większa gęstość energii pozwala zmniejszyć baterię przy zachowaniu zasięgu. W efekcie auto jest lżejsze i tańsze w produkcji. Jednocześnie mniejsza masa poprawia zużycie energii, więc korzyści się kumulują.
Równolegle producenci rozwijają ogniwa półprzewodnikowe, o czym pisaliśmy przy starcie linii Saft z ogniwami solid-state we Francji. Krzemowe anody od lat zapowiadają jednak kolejny skok w bateriach do aut elektrycznych. Dotąd problemem była trwałość, dlatego ogniwa z dodatkiem krzemu trafiały głównie do elektroniki i do niewielkich partii aut. Potwierdzenie tysiąca cykli przy zachowaniu ponad 80 proc. pojemności zmienia ten obraz.
Źródła
Komunikat Fraunhofer ISE z 21 października 2026 r.: ise.fraunhofer.de.
