A tájékozatlan szemlélő számára a hálózatról tölthető elektromos járművek akkumulátora egy zárt doboz: az egyik pont olyan, mint a másik. A valóságban persze többféle akkumulátor létezik, és mindegyiknek más az erőssége és a gyengéje. 

Az autók iránt minimális affinitást érző emberek tudják, hogy motor és motor között hatalmas különbségek lehetnek. Vannak benzin- és dízelmotorok, feltöltött és szívómotorok, alternáló és forgódugattyús motorok, kevés és sokhengeres motorok és így tovább. Mindegyiknek ugyanaz az alapvető feladata (az üzemanyag kémiai energiáját hőenergiává, azt pedig mozgási energiává alakítani át), de ezt mind másféleképpen érik el. Ezeknek a motoroknak eltérőek az előnyeik és a hátrányaik, és a tervezett felhasználáson múlik, hogy melyiket érdemes választanunk.

Ugyanez a helyzet az elektromos járművek akkumulátorával, nagy különbség azonban, hogy ezekről jóval kevesebbet tud az átlagember. Evolúciójuk és differenciálódásuk már a kezdet kezdetén elkezdődött, ám ezt eleinte inkább csak a szakmai érdeklődés, mintsem a lehetséges ipari felhasználás motiválta. Ezért a fejlődés az utóbbi harminc évet megelőzően lassan haladt, hiszen a XXI. század előtt nem léteztek azok a nagy energiaigényű felhasználási területek, amelyek ma szükségessé teszik létezésüket és folyamatos tökéletesedésüket, differenciálódásukat. A hordozható elektronikus eszközök – laptopok, mobiltelefonok, táblaszámítógépek – robbantották ki ezt a forradalmat, de ma már elsősorban az elektromos mobilitás igényei diktálják a fejlődés irányát.

Amikor ma autóipari hajtóakkumulátorról beszélünk, főleg lítium-ion (Li-ion) akkumulátorokat értünk ez alatt. A név egész egyszerűen arra utal, hogy az anód és a katód között áramló lítium-ionok gondoskodnak a töltés tárolásáról – azért lítium, mert az a legkönnyebb alkálifém, ezért lehetővé teszi az akkumulátor tömegének a csökkentését. A lítium-ion akkumulátor gyűjtőfogalom, amelyen belül számos további altípust különböztethetünk meg, attól függően, hogy milyen vegyületből készül a katód (az anód jellemzően grafit.) Így került reflektorfénybe mostanában a lítium-vasfoszfát (LiFePo4 vagy LFP) akkumulátor, amely ugyan csak egy a tucatnyi lehetséges Li-Ion vegyület közül, ám jellemzői különösen alkalmassá teszik járműipari felhasználásra. Általánosságban elmondható, hogy az LFP akkumulátorok tartósak, hosszú életciklussal rendelkeznek és biztonságosak – ugyanakkor viszonylag kicsi a fajlagos energiájuk, és rosszul viselik a hideget. Hasonló tulajdonságokat mutathatnak fel a nikkel-mangán-kobalt-oxid (NMC) katódos akkumulátorok, amelyek a mangán-oxid akkumulátorok nagy áramerősségét társítják a kobalt-oxid akkuk jelentős energiasűrűségével. A modern villanyautók túlnyomó többségét a lítium-ion akkumulátorok ezen két altípusának valamelyikével szerelik fel, az autóval szemben támasztott elvárásoktól (tölthetőség, kapacitás, energiasűrűség, teljesítmény, élettartam, költségek stb.) függően.

Eddig az elmélet, a gyakorlatban azonban rögtön felmerül egy probléma: a gyártáshoz szükséges nyersanyagok elérhetősége. A piaci és technológiai elemzések szakértője, az S&P Global legújabb jelentése szerint a lítium-ion akkumulátorcellák gyártása 2024-ben a történelem során először meghaladta a 10 milliárd darabot – a pontos szám a becslések szerint közelebb volt a 11 milliárdhoz.

Ez irdatlan mennyiségű nyersanyag kitermelését teszi szükségessé, azonban szó sincs megújuló forrásokról: ezeknek az anyagoknak a készletei végesek. Nem véletlen, hogy az európai unió 2020-ban felvette a lítiumot a kritikus nyersanyagok listájára – arra a listára, amelyen már régóta rajta van a katódgyártásban használt kobalt, az anódoknál használt grafit, és a félelmek szerint hamarosan a nikkel is felkerülhet rá. Szintén 2020-as újonc volt a listán a bauxit, amelynek első pillantásra nincs köze a témához, ám ha figyelembe vesszük, hogy az autóipari akkumulátorok házát általában ebből a könnyűfémből készítik, rögtön világossá válik, hogy az akkumulátorgyártás milyen széles körben érinti Földünk nyersanyagkészleteit. A becslések szerint csak az Európai Unióban 2030-ra a jelenleginél tizennyolcszor több lítiumot és ötször több kobaltot fog felhasználni az akkumulátorgyártó ipar, 2050-re pedig ezek a viszonyszámok 60-ra, illetve 15-re emelkedhetnek! A Világbank ennél is borúsabb jövőképet fest: bizonyos, ma még kis mennyiségben használt fémek iránt akár ezerszeresére is nőhet a kereslet az évszázad derekára. Egy friss jelentés szerint akár már 2030-ra hiány mutatkozhat bizonyos nyersanyagokból, mindenekelőtt a lítiumból.

A probléma enyhítésére több megoldás is kínálkozik. Az egyik az élettartamuk végére ért akkumulátorok újrahasznosítása, a bennük található fémek és egyéb anyagok kinyerése, és a gyártásba való visszavezetése. Ez a gyakorlat egyre nagyobb hangsúlyt nyer világszerte, és kulcsszerepet játszik az autógyártók és beszállítóik azon törekvéseiben, hogy csökkentsék tevékenységük környezeti lábnyomát. Ugyanakkor remény van arra, hogy korábbi bányászati tevékenységek során már nagy mennyiségben termeltek ki ilyen nyersanyagokat, ám ezeket akkor nem hasznosították – magyarul, a világ meddőhányói tele lehetnek az akkumulátorgyártás szempontjából kincsnek számító fémekkel és egyéb anyagokkal. A leghatékonyabb megoldás azonban az volna, ha az akkumulátoripar olyan technológiákra állna át, amelyhez bőségesen állnak rendelkezésre nyersanyagok.

Fotók: CarbonCredits.com, Xcelerate Auto, Motorfinance Online, Arena EV