Izdzirdot vārdu savienojumus „globālā sasilšana” un „alternatīvā enerģija” prātā, iespējams, uzpeld majestātiski vēja ģeneratori vai plaši Saules bateriju lauki, bet zinātniekiem aizvien aktuālāks kļūst jautājums, kā dabai draudzīgo enerģiju uzkrāt, ne tikai saražot. Tieši ērta un ekonomiski izdevīga enerģijas uzkrāšanas veida trūkums ir galvenais iemesls, kas kavē elektrisko automobiļu komercializāciju, bet drīz šis fakts, iespējams, mainīsies. 1996. gadā patentētās LiFePO4 (litija dzelzs fosfāta) baterijas 14 gadu laikā ir strauji attīstījušās un kļuvušas par ļoti perspektīvu kandidātu izmantošanai elektroautomašīnās.

Darbības principi:
Lai saprastu, kādēļ dažas baterijas ir labākas par citām, ir jāsaprot to darbības pamatprincipi. Baterija ir ierīce, kas pārvērš ķīmisko enerģiju elektriskajā, pārvērtību cēlonis ir reducēšanās-oksidēšanās reakcija, kas norisinās tās iekšienē. Ikviena baterija sastāv no trim pamata komponentēm: anoda, elektrolīta un katoda.

1. Anods ir negatīvais elektrods, kas reakcijas laika padod elektronus ārējā ķēdē.
2. Katods ir pozitīvais elektrods, kas elektronus no ārējās ķēdes pieņem, litija jonu baterijās šī ir visbūtiskākā sastāvdaļa, kas visvairāk ietekmē to īpašības.
3. Elektrolīts ir jonu vadītājs (litija bateriju gadījumā tie ir Li+ joni) un atrodas starp anodu un katodu. Elektrolīts elektronus nevada.

Elektronu plūsma pa ārējo ķēdi rada elektrisko strāvu, ko savukārt iespējams pārvērst lietderīgā darbā. To, cik daudz enerģijas no baterijas var iegūt, cik no tās var izlietot lietderīgi un citas būtiskas īpašības galvenokārt nosaka materiāls, no kā izgatavota katra no trim minētajām sastāvdaļām.



1.att. Shematisks, litija jonu baterijas uzbūves attēlojums

Bateriju izvērtēšanas kritēriji
Ir seši galvenie kritēriji, kas nosaka, vai baterija/degvielas šūna ir piemērota kā augstas jaudas elektroierīču enerģijas avots:

1. Energoietilpība. Tā izsaka, cik daudz enerģijas baterija ir spējīga uzglabāt uz vienu masas un/vai tilpuma vienību - jo vairāk, jo labāk.
2. Ciklējamība. Izlādes un uzlādes laikā norisošajos elektroķīmiskajos procesos ne visa enerģija tiek izmantota lietderīga, šī iemesla dēļ ar laiku ikvienas baterija energoietilpība samazinās, mobilo telefonu un portatīvo datoru bateriju energoietilpība ir jūtami samazinājusies jau pēc pusotra gada jeb apmēram 200-300 cikliem, kas ir samērojami ar tehnoloģiju novecošanas laiku. Transporta līdzekļu dzīves laiks ir manāmi lielāks, tādēļ arī baterijām jāspēj saglabāt salīdzinoši nemainīga energoietilpība vismaz 7-10 gadus.
3. Jauda. Elektriskās automašīnas attīsta lielu jaudu, it īpaši uzsākot braukt un kāpinot ātrumu, baterijai ir jāspēj (dažkārt pat ilgstoši) nodrošināt automašīnu ar nepieciešamo jaudu.
4. Drošība. Iespējams, būtiskākais bateriju raksturojošais lielums ir drošība, vai tās īsslēguma, paaugstinātas temperatūras, sadursmes ar citu auto gadījumā aizdegas un/vai eksplodē? Vai baterija izgatavota ir indīgām/kodīgām vielām?
5. Draudzīgums videi. Tā kā centieni izveidot elektrisko auto lielā mērā balstās uz kaitējumu videi, ko nodara fosilo kurināmo izmantošana, ir būtiski saprast, kādu kaitējumu videi nodara pašu bateriju izgatavošana.
6. Cena. Elektriskajam automobilim jābūt konkurētspējīgam ne tikai braukšanas parametru, bet arī cenas ziņā, pašlaik enerģijas uzkrāšanas sistēmas sastāda lielāko daļu elektriskās automašīnas cenas, tādēļ to izgatavošanas izmaksām ir jābūt minimālām.

Litija baterijas savu popularitāti ir ieguvušas, pateicoties lielajai energoietilpībai (litijs ir viegls metāls ar augstu standartpotenciālu), kā arī faktam, ka šīm baterijām nav raksturīgs „atmiņas efekts”, kas ar laiku samazina baterijas energoietilpību, ja tā netiek izlādēta un uzlādēta pilnībā.




2.att. Litija dzelzs fosfāta kristālrežģis uzlādētā (pa kreisi) un izlādētā (pa labi) stāvoklī. Fosfātgrupas nodrošina gan struktūras stabilitāti, gan arī samazina elektronu vadītspēju.