CATL bateria litowo-powietrzna mogłaby według wyliczeń teoretycznych zapewnić autu elektrycznemu nawet 2000 km zasięgu na jednym ładowaniu. Koncern traktuje ten projekt jako długoterminowy kierunek badawczy. Zanim ogniwa trafią do aut, inżynierowie muszą rozwiązać problem filtrowania powietrza, które zużywa 5,4 proc. mocy baterii.
W skrócie
- Teoretyczny zasięg 2000 km wynika z wyliczeń gęstości grawimetrycznej samej reakcji chemicznej. Nie uwzględnia osprzętu niezbędnego w pojeździe.
- Układy pomocnicze do filtrowania i osuszania pobieranego tlenu zużywają w pojeździe co najmniej 5,4 proc. mocy baterii.
- CATL nie wyznaczył daty komercjalizacji ani celu produkcyjnego. Marka priorytetowo rozwija ogniwa sodowo-jonowe oraz ze stałym elektrolitem.
Podczas Equipment Powerhouse Forum 2026 dyrektor naukowy CATL Wu Kai potwiedził badanie nad technologią litowo-powietrzną. Prace nad nią trwają równolegle z rozwijaniem komercyjnych ogniw ze stałym elektrolitem.
Teoretyczna gęstość grawimetryczna reakcji litowo-powietrznej wynosi 3505 Wh/kg. Nie przekłada się to jednak bezpośrednio na gotowy pakiet dla aut elektrycznych. Masowa produkcja samochodów z takimi ogniwami pozostaje odległą perspektywą.
Przelicznik wskazujący na 2000 km zasięgu opiera się na wyliczeniach elektrochemicznych w warunkach idealnych. CATL skoncentruje rynkowe działania na ogniwach o szybszym terminie wdrażania.
Dlaczego technologia litowo powietrzna to odległa przyszłość CATL
Podczas wystąpienia na Equipment Powerhouse Forum 2026 Chief Scientist CATL Wu Kai wskazał ogniwa litowo-powietrzne jako obszar długoterminowych analiz. Producent nie podał jednak harmonogramu komercjalizacji. Nie zadeklarował też seryjnego auta z takim napędem. Ceny i terminy wprowadzenia rozwiązania na rynek nie zostały określone.
W oficjalnej mapie drogowej chińskiego dostawcy wyższe priorytety mają komórki sodowo-jonowe oraz akumulatory ze stałym elektrolitem. To one trafią do pierwszych aut produkcyjnych. Ogniwa litowo-powietrzne pozostają w fazie naukowej. Wymagają dopracowania stabilności chemicznej, zanim zasilą seryjne samochody osobowe.
Jak działają ogniwa z litowym anodowym wkładem
Konwencjonalne baterie litowo-jonowe przechowują pierwiastek w obu elektrodach. Jony przemieszczają się między anodą a katodą. Bateria litowo-powietrzna wykorzystuje jako anodę metaliczny lit. Funkcję katody pełni tlen pobierany bezpośrednio z powietrza atmosferycznego poza ogniwem.
Podczas rozładowania lit reaguje z tlenem, tworząc nadtlenek litu (Li₂O₂) wewnątrz porowatej struktury katody. Proces ładowania odwraca tę reakcję chemiczną. Zapewnia to uwolnienie tlenu na zewnątrz i powrót jonów litu do anody. Pobieranie reaktywnego składnika z otoczenia drastycznie redukuje masę własną samego pakietu.
Często cytowana gęstość energii 3505 Wh/kg dotyczy samej reakcji nadtlenku litu i uwzględnia masę tlenu. Wyliczenia sięgające 12 000 Wh/kg pomijają masę tlenu. Żadna z tych wartości nie uwzględnia masy elektrolitu, obudowy ani systemów zarządzania powietrzem w aucie.
Przeczytaj też: Dongfeng jako pierwszy wykorzysta baterie CATL Shenxing. Naładują się w 6 minut
Jakie parametry osiągają baterie litowo powietrzna w próbach laboratoryjnych
Prace nad tą technologią prowadziło wiele ośrodków badawczych. Uruchomiony w 2009 roku program IBM Battery 500 zakładał zbudowanie ogniwa metal-powietrze, które pozwoli przejechać 500 mil (805 km). Projektem zajmowały się liczne instytuty naukowe, jednak nie stworzono pakietu gotowego do instalacji w samochodzie.
Istotny krok wykonali naukowcy z University of Science and Technology of China pod kierunkiem profesora Peng Tana. W badaniu opublikowanym w 2025 roku przeanalizowali oni, jak właściwości transportu tlenu w elektrolicie wpływają na mechanizmy reakcji w ogniwach litowo-tlenowych. Wykorzystując grube elektrody, wykazali opór przepływu masy zmieniający ścieżki reakcji wewnątrz struktury. Praca pomogła w zrozumieniu projektowania elektrod, ale nie rozwiązała problemu zatykania katody produktami wyładowania.
Badanie z 2024 roku opublikowano w Advanced Energy Materials. Naukowcy z Jilin University i Chińskiej Akademii Nauk uzyskali 757,5 Wh/kg w laboratoryjnym ogniwie woreczkowym. Konstrukcja z żelowym elektrolitem polimerowym przetrwała 241 cykli ładowania przy prądzie 500 mA/g i pojemności 1000 mAh/g. Z kolei zespół z Illinois Institute of Technology i Argonne National Laboratory w 2023 roku opisał w Science stałe ogniwo litowo-powietrzne. Pozwoliło ono uzyskać 1000 cykli pracy w temperaturze pokojowej przy wykorzystaniu czteroelektronowej reakcji tworzącej tlenek litu (Li₂O).
W konstrukcji opracowanej przez Argonne i Illinois Tech wykorzystano kompozytowy stały elektrolit z cząstkami zawierającymi lit w macierzy polimerowej. Szacowana teoretyczna gęstość energii dla tej architektury wynosiła 1200 Wh/kg. Zróżnicowane środowiska pomiarowe utrudniają bezpośrednie porównania. Żaden ze składów chemicznych nie trafił do seryjnej produkcji.
Przeczytaj też: CATL tworzy ogniwa 20 Ah ze stałym elektrolitem. Trafią do aut w 2027 roku
Dlaczego układy filtrowania powietrza zabierają moc w samochodach osobowych
Dostarczanie tlenu ze środowiska zewnętrznego wymaga precyzyjnego filtrowania pary wodnej oraz dwutlenku węgla. Zanieczyszczenia te wchodzą w reakcję z metaliczną anodą i tworzą węglan litu (Li₂CO₃). Związek ten trwale blokuje porowatą strukturę katody i uniemożliwia dalszą pracę ogniwa.
Zastosowanie w pojeździe układów osuszania i oczyszczania powietrza wymaga zainstalowania dodatkowych pomp oraz filtrów. Badanie z 2023 roku opublikowane w Journal of Energy Storage wykazało, że mechaniczne układy pomocnicze pobierają 5,4 proc. mocy baterii. Bezpośrednio obniża to sprawność układu napędowego w czasie jazdy.
Usuwanie nadtlenku litu podczas ładowania wymaga dostarczenia dodatkowej energii i prowadzi do powstawania reaktywnych form tlenu. Związki te niszczą elektrolit i pozostałe komponenty, ograniczając żywotność pakietu. Litowo-metalowe anody wykazują niestabilność przy wielokrotnym osadzaniu i usuwaniu surowca.
Niska wydajność prądowa powoduje przy tym wydzielanie znacznych ilości ciepła podczas ładowania. Ponadto wysoka gęstość grawimetryczna nie oznacza automatycznie wysokiej gęstości objętościowej ani odpowiedniej mocy szczytowej. Akumulator musi dostarczyć prąd o natężeniu pozwalającym na dynamiczne przyspieszanie i wyprzedzanie. Wymiana baterii na stacjach nie rozwiąże tych ograniczeń, ponieważ nie cofnie procesów degradacji chemicznej.
Zanim instalacje litowo-powietrzne znajdą zastosowanie w motoryzacji, mogą trafić do bezzałogowych statków powietrznych latających na wysokich pułapach.
Stały elektrolit jako pomost między laboratoriami a rynkiem
Prace nad technologią litowo-powietrzną nie stanowią prostej alternatywy dla ogniw ze stałym elektrolitem. Wiele zespołów badawczych łączy oba rozwiązania, stawiając na stałe elektrolity do ochrony litowej anody i stabilizacji reakcji.
Zastosowanie cząsteczek z litem w matrycy polimerowej nie oznacza jednak, że ceramika taka jak garnet LLZO stanowi uniwersalny wymóg. Baterie litowo-powietrzne oraz konwencjonalne akumulatory litowo-jonowe ze stałym elektrolitem to odmienne technologicznie układy.
Priorytetami komercyjnymi CATL pozostają ogniwa sodowo-jonowe i całościowo stałe pakiety litowe. Technologia litowo-powietrzna wymaga rozwiązania problemów trwałości, zarządzania powietrzem oraz sprawności całego układu, zanim zasili auta pasażerskie.