Vijest da tvrtka Arcactive iz New Zealanda radi na razvoju nove baterije za električna vozila koja ne bi bila ništa drugo nego olovni akumulator, nemalo me je iznenadila. Kako i ne bi! Olovni akumulator je tehnologija 19. stoljeća (izumio ga je 1859. godine Gaston Planté) koja je napuštena upravo zato što je akumulator, ma kako bio napravljen, imao premali kapacitet. Istina, njime su se palili (kao što se i danas pale) motori s unutrašnjim izgaranjem, u olovne su akumulatore podmornice spremale električnu energiju za podvodnu vožnju – vrlo sporu i vrlo kratku. (U Drugom svjetskom ratu ponajviše su plovile na površini, dizelskim motorima, a često su tako i napadale. Ronile su samo iz nužde – kada se trebalo prikrasti neprijatelju ili od njega pobjeći.) Upravo su loše strane olovnog akumulatora navele znanstvenike i tehnologe da konstruiraju druge akumulatore (sekundarne galvanske članke) od kojih su najpoznatiji alkalni članci (nikal-željezo i nikal-kadmij) dok na kraju nisu došle svima nam poznate i naveliko hvaljene litij-ionske baterije („na punjenje“, naravno).

Na prednost novih baterija ukazuje nam već sveznajuća Wikipedija. Kapacitet olovne baterije sa sumpornom kiselinom iznosi 140 kJ/kg (39 Wh/kg) uz radni napon od 2,1 V, a litij-ionske 460 kJ/kg (128 Wh/kg) uz radni napon 3,6 V. No ako gledamo teorijski, čisto kemijski, dolazimo do malo drugačijih brojki.

Kemija je jasna: olovni akumulator se prazni i puni prijelazom olova iz oblika olovo(0), Pb, u olovo(II), PbSO₄, te olova(II) u olovo(IV), PbO₂ (i obratno). Uvidom u reakcije na anodi i katodi, može se vidjeti da se u mol olova (207,2 g) može uskladištiti jedan mol elektrona, što odgovara naboju od 96487 C ili 466 C (As) po gramu. Mol litija (Li/Li⁺) skladišti također jedan mol elektrona, no zbog njegove male relativne atomske mase (6,941 g/mol) u jednom gramu tog alkalijskog metala može se pohraniti 13901 C (As) – dakle 30 puta više naboja nego u gramu olova. Dodamo li tome da litij-ionska baterija ima 1,7 puta veći napon od olovnog akumulatora, dolazimo do rezultata da se litij-ionskoj bateriji može pohraniti 50 puta više energije nego u olovnom akumulatoru iste mase (E = QU).

No to je samo teorija: niti se litij-ionska baterija sastoji samo od litija, niti se olovni akumulator sastoji samo od olova. Usto, napon baterije ovisi o mnogo čemu, a ne samo o kemijskim reakcijama koje se u njoj zbivaju. Napon olovnog akumulatora doista iznosi 2,1 V, ali samo ako je elektrolit 40%-tna sumporna kiselina. U 5%-tnoj sumpornoj kiselini napon akumulatora pada na 1,88 V.

Osnovni razlog zašto se uopće pomišlja na povratak (daljnje tehničko usavršavanje) olovnog akumulatora leži u razlici litija i olova. Razlika u cijeni ne znači mnogo, jer iako je litij 11 puta skuplji od olova, u litiju se može pohraniti – maločas smo izračunali – 50 puta više energije, pa je litij kao materijal za baterije zapravo jeftiniji od olova. No nije sve tako jednostavno kako kaže teorija. Litij je vrlo rijedak metal, mnogo rjeđi od olova, pa će povećanom potražnjom njegova cijena (vrtoglavo) rasti. Druga je prednost olova pred litijem da se olovo lakše reciklira. Još ne postoji tehnološki postupak kojim bi se sve komponente litij-ionske baterije (litij, kobalt, nikal) mogle reciklirati u visokom postotku dok je olovo – kažu zagovornici olovnog alumulatora – „beskrajno oporabljivo“.

Iako se detalji novog olovnog akumulatora drže u tajnosti, zna se da će se temeljiti na sloju olova (Pb/PbSO₄/PbO₂) nanesenom na 50 μm debela ugljična vlakna. Baterija bi usto radila pod visokim tlakom čime bi se sprječavalo razvijanje vodika, a time omogućio rad pri višim naponima. Posebnim tehničkim rješenjem postignuta je i ušteda na materijalu jer ista elektroda služi i kao katoda i kao anoda.

No najviše što čini olovni akumulator nove vrste prikladnim za upotrebu u elektromobilima je njegova trajnost. Pokusi su pokazali da može izdržati 4000 ciklusa punjenja i pražnjenja pri kapacitetu od 15 kWh i 2500 ciklusa pri kapacitetu od 20 kWh. Kako ti kapaciteti odgovaraju dnevnom korištenju automobila, jasno je da bi trajnost akumulatora bila 7 do 11 godina, što znači da ga za cijelog života automobila ne bi trebalo mijenjati. Usto je olovni akumulator istog kapaciteta kao litij-ionski otprilike je dva i pol puta jeftiniji od ovog drugoga, tvrdi australski ArcActive.

Kada će to biti? U tvrtki su optimistični: već 2026. godine!

Nenad Raos je kemičar, znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, koji je radio do umirovljenja 2016. godine u zagrebačkom Institutu za medicinska istraživanja i medicinu rada (IMI). Autor je i koautor oko 200 znanstvenih i stručnih radova iz područja teorijske (računalne) kemije, kemije kompleksnih spojeva, bioanorganske kemije, povijesti kemije i komunikacijskih vještina u znanosti. Bio je pročelnik Sekcije za izobrazbu Hrvatskog kemijskog društva, glavni urednik Prirode te urednik rubrike Kemija u nastavi u časopisu Kemija u industriji; član je društva ProGeo-Hrvatska i Odjela za prirodoslovlje i matematiku Matice hrvatske. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Autor je 15 znanstveno-popularnih knjiga, posljednja je „Kemičar u kući – kemija svakodnevnog života“.