CATL bada baterie litowo-powietrzne jako przedmiot długoterminowych badań.

CATL rozważa baterie litowo-powietrzne jako opcję badawczą na dłuższy okres. Technologia ta teoretycznie obiecuje znacznie wyższą gęstość energii w porównaniu z obecnymi bateriami litowo-jonowymi. Jednak wciąż jest daleka od gotowości do użycia w pojazdach na rynku czy od osiągnięcia zasięgu 2000 km.

SNE Research szacuje udział rynkowy CATL poza Chinami na 33,7 procenta.

Zdjęcie: CATL

Wu Kai, główny naukowiec CATL, na Forum Equipment Powerhouse 2026 określił baterie litowo-powietrzne jako długoterminowy obszar badań firmy. Technologie jonowe sodu i w stanie stałym są w CATL bliższe wprowadzeniu na rynek. Obecnie największą uwagę przyciąga potencjał zasięgu sięgającego aż 2 000 km. Podstawą takich prognoz jest bardzo wysoka teoretyczna energia właściwa chemii litowo-powietrznej, wynosząca około 3 505 Wh/kg. Jednak ta wartość opisuje potencjał elektrochemiczny reakcji, a nie gęstość energii całej baterii pojazdu.

Różnica w stosunku do konwencjonalnych ogniw litowo-jonowych polega na strukturze. Systemy litowo-powietrzne wykorzystują metaliczny lit jako elektrodę ujemną, a tlen z otoczenia jako partnera reakcji. Podczas rozładowania w porowatej katodzie tworzy się peroksyd litu; podczas ładowania reakcja jest odwracana i ponownie uwalniany jest tlen.

Ponieważ tlen nie musi być przenoszony wewnątrz baterii jako tradycyjny materiał katody, teoretycznie daje to bardzo wysoką energię właściwą. Jednak w rzeczywistym systemie baterii konieczne jest dodanie elektrolitu, elektrod, obudowy, systemów ochronnych oraz – przede wszystkim – komponentów do przetwarzania powietrza. Jeszcze wyższe wartości teoretyczne, około 12 000 Wh/kg, opierają się na obliczeniach, które nie uwzględniają masy potrzebnego tlenu.

Różnica pomiędzy teoretyczną gęstością energii a baterią samochodową gotową do produkcji jest znaczna, co pokazują obecne wyniki laboratoryjne. W 2024 roku badacze z Uniwersytetu w Jilin oraz Chińskiej Akademii Nauk osiągnęli wartość 757,5 Wh/kg oraz 241 cykli ładowania przy użyciu komór typu pouch na litiu i powietrzu w określonych warunkach laboratoryjnych.

Baterie litu i powietrza firmy CATL wciąż napotykają wyzwania

Inny podejście pochodzi z Narodowego Laboratorium Argonne oraz Instytutu Technologii w Illinois. Komora na litiu i powietrzu w stanie stałym wprowadzona w 2023 roku przetrwała co najmniej 1000 cykli ładowania i rozładowania w temperaturze pokojowej. Stwierdzono, że zastosowana architektura ma teoretyczny potencjał około 1200 Wh/kg. Obie te wyniki wskazują na postępy, ale nie równają się baterii sprawdzonej do użycia w pojazdach produkcyjnych.

Kluczowym wyzwaniem pozostaje zaopatrzenie w powietrze. Bateria wymaga tlenu, natomiast wilgoć i dwutlenek węgla muszą być skutecznie wykluczane. Obie te substancje mogą powodować niepożądane reakcje chemiczne, uszkadzając elektrody i elektrolity. Dlatego pojazd potrzebuje zintegrowanego systemu zaopatrzenia w powietrze z filtrowaniem i kontrolą wilgotności. Takie dodatkowe urządzenia z kolei zwiększają masę, wymagania co do przestrzeni oraz zużycie energii. Do innych nierozwiązanych lub tylko częściowo rozwiązanych problemów należą stabilność cyklu, efektywność ładowania oraz stabilność anodu z litu i metalu.

Produkty reakcji w katodzie również stanowią problem. Tlenek litu może gromadzić się w porach, utrudniając transport tlenu. Podczas ładowania musi zostać całkowicie usunięty, bez powstawania reakcji ubocznych uszkadzających elektrolit lub elektrody.

Sama wysoka energia właściwa nie jest wystarczająca do zastosowania w pojazdach elektrycznych. Decydujące znaczenie mają również gęstość energii objętościowej, moc wyjściowa, możliwość szybkiego ładowania, bezpieczeństwo, żywotność oraz waga całego systemu. Często przytaczane 2000 km nie może zatem obecnie być stosowane do konkretnego pojazdu.

CATL jednocześnie rozwija znacznie bardziej gotowe do użycia na rynku technologie. Baterie jonowe sodu oraz komórki w stanie stałym znajdują się na znacznie bardziej zaawansowanym etapie w planie rozwoju firmy. Tymczasem CATL jest już wyraźnym liderem rynku w dziedzinie sprawdzonych systemów jonowych litu. Według SNE Research firma zainstalowała w pierwszych dziewięciu miesiącach 2026 roku 143,7 GWh mocy przechowywania energii poza Chinami, osiągając udział w rynku na poziomie 33,7 procenta.

Obecny trend skierowany na technologię LFP pokazuje również, jak silnie rozwija się rynek baterii dzięki już dostępnym chemiom komórek. Według SNE Research udział LFP na rynku poza Chinami wzrósł z 15,8 do 27,7 procent w ciągu jednego roku. Szczególnie chińscy producenci czerpią korzyści z tego rozwoju.

Technologia ta pozostaje długoterminową opcją badawczą dla CATL. To, czy ostatecznie doprowadzi do pojazdów elektrycznych o zasięgu czterocyfrowym, zależy mniej od teoretycznej gęstości energii, a bardziej od tego, czy liczne wyzwania chemiczne i techniczne można rozwiązać w ramach trwałego, bezpiecznego i przystępnego pod względem kosztów systemu baterii.