În ultimii ani, industria auto a căutat o serie de soluții pentru a reduce dependența de cobalt, una dintre cele cinci materii prime esențiale pentru producția de baterii Li-Ion pentru mașini electrice alături de litiu, grafit, nichel și mangan.
Principala explicație pentru tentația de a renunța la cobalt este legată de modul în care această materie primă este exploatată, în special în minele din Congo, stat care deține aproximativ 60% din rezervele globale. În plus, această concentrare de resurse într-o singură țară crește dependența industriei auto de un singur furnizor major.
Soluția identificată de specialiști este ceea ce cunoaștem astăzi drept baterie LFP (Lithium Iron Phosphate – LiFePO). Este un tip de acumulator care nu are deloc în compoziție mangan, nichel și cobalt și folosește un catod din fosfat de litiu și fier. Pe scurt, în limbaj chimic, LiFePO4.
Prin aceste schimbări de compoziție chimică, un acumulator Li-Ion de tip LFP oferă un număr dublu de cicluri de încărcare-descărcare, ceea ce înseamnă o creștere a duratei de viață. Pe de altă parte, există și un dezavantaj: densitatea de energie este cu aproximativ 20% mai scăzută. În practică, asta înseamnă că o baterie LFP oferă o autonomie cu circa 20% mai mică decât o baterie clasică cu aceeași capacitate montată pe aceeași mașină.
Cu PPC Blue, fiecare încărcare devine parte dintr-o călătorie mai smart. Noi aducem mobilitatea electrică mai aproape de tine, fie că ești acasă, la birou sau în deplasare. Tu trebuie doar să te bucuri de libertatea de a merge mai departe, fără griji. Fiecare încărcare înseamnă un pas spre un viitor care contează.
Găsește stația de încărcare potrivită pentru tine pe ppcblue.ro
Potrivit celor mai recente date publicate de Agenția Internațională pentru Energie (IEA), peste 55% dintre bateriile furnizate la nivel global pentru industria auto în 2025 au fost baterii LFP, în creștere de la mai puțin de 50% în 2024.
Totuși, această pondere este ridicată în special datorită Chinei, acolo unde bateriile LFP au o cotă de piață de 66,5%, în timp ce în Uniunea Europeană această pondere a fost anul trecut de numai 12,7%. În plus, datele arată că toate bateriile LFP utilizate pe mașini comercializate în Europa sunt în realitate importate din China, 30% în mod direct prin intermediul mașinilor produse în China și aproape 70% în mod indirect, prin intermediul mașinilor produse în Europa care folosesc însă baterii produse în China.
De altfel, pe lângă modelele constructorilor chinezi precum BYD, MG sau Chery, tehnologia LFP este deja prezentă pe modele ale unor producători non-chinezi precum Tesla și Ford și este implementată treptat pe gamele de modele electrice ale unor mărci precum Renault sau Volkswagen.
Printarea 3D ajunge și la bateriile pentru mașini electrice
Cercetătorii de la Institutul de Tehnologie din California (Caltech) au anunțat la sfârșitul lunii iunie 2026 că au reușit să dezvolte un nou tip de baterie LFP care oferă o densitate mai mare de energie electrică, asemănătoare cu cea a bateriilor clasice.
În mod tradițional, bateria LFP are electrozi plați, însă cercetătorii de la Caltech au conceput electrozi tridimensionali prin intermediul procesului tehnic Additive Manufacturing. Acesta este termenul științific pentru ceea ce în mod uzual cunoaștem drept proces de printare 3D la nivel industrial.
Printarea 3D este un proces tehnologic prin care obiectele tridimensionale sunt realizate dintr-un model digital. Comparativ cu metodele tradiționale de producție, care de regulă presupun tăierea materialului brut în formele necesare pentru anumite componente, printarea 3D adaugă materialul strat peste strat până când obiectul este complet finalizat.
Practic, procesul de producție poate fi comparat cu o imprimantă tradițională care folosește plastic, metal sau rășină în loc de cerneală și hârtie pentru a construi diverse obiecte. În prezent, tehnologia de printare 3D este folosită intens în numeroase industrii, inclusiv în industria auto și cea a construcțiilor imobiliare.
Am dezvoltat o metodă nouă pentru electrozi de baterie cu arhitectură tridimensională din materiale mai sigure. Prin combinarea unei baterii LFP cu o matrice de carbon, am eliminat utilizarea cobaltului și, în același timp, am îmbunătățit rezistența mecanică a bateriei.
Yingjin Wang, studentă absolventă la Caltech.
Tehnica de printare 3D are ca avantaje creșterea suprafeței unde energia chimică este transformată în energie electrică și scurtarea „traseului” pe care îl fac ionii între catod și separatorul dintre catod și anod. Implicit, acest lucru are ca efect o creștere a densității de energie electrică, ceea ce înseamnă eliminarea dezavantajului tradițional al bateriilor LFP.
Chimia unei baterii LFP nu este nouă, dar utilizarea acestei tehnici de printare 3D reprezintă o noutate. Dacă produci o baterie cu arhitectură 3D în locul unei suprafețe planare, fiecare ion de litiu va avea o suprafață activă disponibilă pe măsură ce aceștia trec prin electrolit.
Julia R. Greer, cercetătoare la Caltech
Pasul următor: dezvoltarea unui anod printat 3D
Catodul sau electrodul pozitiv este una dintre cele cinci componente esențiale ale unei baterii, alături de anod (electrod negativ), electrolitul lichid care transportă ionii, separatorul care previne scurt-circuitele și colectoarele de curent care captează electricitate.
Pentru moment, nu este clar dacă tehnologia de printare 3D a catodului va fi transferată imediat în producția de serie a producătorilor de baterii. Și asta pentru că acest catod printat 3D este mai degrabă doar primul pas pentru un proiect mai complex la care lucrează inginerii Caltech.
Practic, următorul obiectiv este ca cercetătorii să dezvolte o soluție de printare 3D și pentru anod, ceea ce ar echivala cu o baterie realizată în mare parte din componente printate 3D. Cercetătorii atrag însă atenția că misiunea va fi mai complicată decât în cazul catodului ca urmare a chimiei specifice a acestuia.
Electrozii LFP reprezintă în mare parte o nouă zonă de cercetare. Cea mai provocatoare parte este producția efectivă, pentru că sunt foarte mulți parametri care au nevoie de valori potrivite.
Yingjin Wang, studentă absolventă la Caltech.
Obiectivul final: electrolit solid pentru o baterie solid-state
Pe termen lung, unul nedefinit clar, miza principală a cercetătorilor este însă să dezvoltarea unei baterii solid-state prin printarea 3D.
Chiar dacă au nume complet diferite, celulele unei baterii solid-state folosesc în principiu aceeași reacție chimică pentru ionii de litiu ca celulele bateriilor Li-Ion tradiționale, iar principala diferență este reprezentată de electrolitul folosit pentru a separa anodul și catodul și pentru a permite astfel mișcarea ionilor de litiu.
Concret, celulele bateriilor Li-Ion disponibile astăzi pe orice mașină electrică mizează pe un electrolit lichid, care de cele mai multe ori este reprezentat de o sare de litiu suspendată într-un solvent organic. În schimb, celulele unei baterii solid-state folosesc un electrolit solid, iar cercetările actuale mizează pe un electrolit solid compus din materiale precum ceramică, sticlă sau polimer. De la acest electrolit solid provine și numele tehnologiei: solid-state.
Cu alte cuvinte, cercetătorii de la Caltech își propun ca, pe termen lung, să dezvolte un electrolit solid care, în loc să fie realizat prin procedee uzuale, să fie realizat prin printare 3D.
În mod ideal, dacă putem adăuga un polimer sau un electrolit bazat pe polimer în acest sistem, ceea ce ar echivala cu o baterie solid-state, ar fi ceva spectaculos.
Yingjin Wang, studentă absolventă la Caltech
Comparativ cu bateriile Li-Ion, bateriile solid-state prezintă numeroase avantaje. De exemplu, celulele bateriilor solid-state sunt mai ușoare și au dimensiuni mai mici, ceea ce înseamnă că producătorii pot dezvolta o baterie de aceeași capacitate, dar cu o masă mai scăzută și cu o dimensiune mai mică sau o baterie de aceeași dimensiune, dar cu o capacitate mai mare care să permită, evident, creșterea autonomiei.
În plus, celulele bateriilor solid-state sunt mai rezistente la procesul uzual de depunere a ionilor de litiu pe suprafața anodului, iar acest lucru are ca efect o îmbunătățire semnificativă a puterilor de încărcare.
De asemenea, bateriile solid-state au un risc mai mic de incendiu, în contextul în care electroliții solizi sunt rezistenți la foc și explozii, chiar și în cazul în care se deteriorează în timp.
Nu în ultimul rând, procesul de producție pentru o baterie solid-state este teoretic mai simplu, cu mai puține etape intermediare, însă o concluzie obiectivă pe marginea acestui subiect va fi posibilă doar după startul efectiv al producției de serie.
În prezent, mai mulți constructori auto și producători de baterii încearcă să dezvolte o baterie solid-state comercială, în contextul în care principala problemă este reprezentată de numărul scăzut de cicluri de încărcare comparativ cu o baterie Li-Ion. Cei mai optimiști sunt cei de la Toyota, care anticipează că vor lansa primele modele cu baterii solid-state în 2028, în timp ce CATL, cel mai mare producător de baterii pentru mașini electrice din lume, este mai precaut și anticipează lansarea unei versiuni de serie pentru un astfel de acumulator cel mai devreme în 2030.
La bateriile solid-state lucrează în prezent și alți constructori, inclusiv BYD, Chery sau Nio, pe lângă o serie de start-up-uri de tehnologie.
În acest context, apariția în ecuație a cercetătorilor Caltech pentru dezvoltarea unei variante de electrolit solid printat 3D are potențialul de aduce mai devreme pe piață o astfel de tehnologie.
Sunt o mare fană a bateriilor solid-state și cred că, la un moment dat, vom face tranziția către o lume cu baterii solid-state. Electrodul nostru printat 3D este o altă piatră de temelie către lansarea unei baterii solid-state la un moment dat.
Julia R. Greer, cercetătoare la Caltech
Datorită avantajelor pe care le are, o baterie solid-state va fi o soluție mai eficientă decât bateriie clasice Li-Ion sau decât bateriile LFP în special pentru vehiculele de transport de mărfuri și chiar pentru avioane electrice.
Foto principală: Ampere.
