Nové baterie na začátku

Nové baterie na začátku

Třetina všech nových vozů prodaných v Číně již má zástrčku, což znamená, že jde o čistě elektrické nebo hybridní varianty. Trend prudce stoupá. V Evropě je vyvíjeno veškeré politické úsilí k prosazení elektromobilů na trh; spalovací motory se počítají. Přestože se elektromobily skládají z výrazně méně dílů, existují klíčové odlišující prvky. Zatímco u spalovacích motorů se jednalo o to, zda naftový nebo benzínový, u elektromobilů jde o to, jaká technologie baterií je v trupu. V současnosti dominuje lithium-iontová baterie. Ale snaží se zapojit i další technologie, zejména sodno-iontové baterie a lithium-železofosfátové baterie. Jak už to tak často bývá, v současnosti neexistuje žádná technologie baterií, která by dokázala vše: vysokou hustotu energie, vysoké nabíjecí proudy, vysokou stabilitu cyklu, nehořlavost, a to vše za nejnižší cenu se 100% mírou recyklace a snadno dostupnými surovinami. Pokud by se toto vše spojilo do jedné technologie, e-mobilita by již neměla žádné kritiky. Faktem ale je, že každá technologie baterií má své specifické výhody a nevýhody. Ty musí být pečlivě zváženy, aby bylo možné vybrat nejlepší technologii pro příslušnou aplikaci. V elektromobilech však existují masivní protichůdné cíle: Na jedné straně by měl být dojezd co nejdelší, ale auto by mělo být levné na nákup pro masy. Ode dneška to není možné! Pokud však posunete cíle jedním nebo druhým směrem, alternativní technologie baterií již mohou nabídnout vzrušující výhody.

Základní pravidlo zní: čím větší baterie, tím delší dojezd. Ale také: čím vyšší cena. Proč má lithium-iontová baterie v současnosti tak dominantní postavení? Ptáme se výzkumníka Marcuse Jahna, vedoucího kompetenční jednotky Battery Technologies na Rakouském technologickém institutu (AIT), a skutečného odborníka na různé technologie baterií. "O lithium-iontové technologii, kterou v současnosti používáme, víme již od počátku 90. let. Nyní se nám však podařilo články výrazně zmocnit. Přesto již nyní s tímto typem baterií fungujeme blízko fyzické hranice. Zde již nelze očekávat žádné výrazné skoky." Lithium-iontové baterie mají některé nepopiratelné výhody: nabízejí vysokou hustotu výkonu, mají solidní životnost kolem 1 000 nabíjecích cyklů a jejich výroba je přiměřeně bezpečná. Nevýhoda: nízké teploty nejsou vaším přítelem, recyklace je v současné době stále velmi nákladná – protože je složitá – a především používají vzácné materiály jako nikl, mangan a kobalt. Nemluvě o tom, že těžba lithia je velmi znečišťující a většina ložisek je známá v Jižní Americe a Austrálii, což také otevírá „geopolitickou závislost“ – něco, co výzkumník Jahn nepopisuje.

Pokud baterie zlevní, zlevní celý elektromobil. Proto probíhá intenzivní výzkum alternativ. V současné době existují dvě technologie, které by mohly – z určitých úhlů pohledu – konkurovat lithium-iontovým bateriím: lithium-železo-fosfátová baterie (zkráceně LFP) nebo sodno-iontové baterie. Obě varianty mají specifické výhody a nevýhody. Ford již u některých modelů používá baterii LFP, protože podle výrobce nabízí cenovou výhodu kolem 15 procent. Další výhody: Vysoká stabilita cyklu, méně citlivý na teplotu, nevyžaduje vzácné suroviny a je téměř 100% recyklovatelný, pouze elektrolyt se musí likvidovat. To znamená, že díky LFP bateriím by startování elektromobilu mohlo být dostupnější. Nevýhoda: Hustota energie je nižší, takže je potřeba více článků pro stejný dojezd jako u lithium-iontové baterie. Tím by se opět zvýšila hmotnost – a také cena. Pokud je však tato technologie použita u vozidel, která nemusí dosahovat maximálního dojezdu, nabízí jasnou výhodu v oblasti nákladů a životního prostředí. Výzkumník Marcus Jahn uvádí rozdíl v hustotě energie kolem 20 procent. „Cílem by zde neměla být výměna lithium-iontové baterie 1:1 za baterii LFP, ale spíše může být tato technologie nákladově efektivní alternativou, pokud je správně používána, pokud je odpovídajícím způsobem zvolen zamýšlený účel,“ říká výzkumník.

Sodno-iontové baterie si v současné době dělají v Číně jméno a těší se stále větší oblibě. Velmi pozitivní vlastnosti článků může potvrdit i výzkumník z AIT Marcus Jahn: "Sodík-iontová baterie je intenzivně zkoumána zhruba sedm let. Technologie byla původně určena pro stacionární provoz, protože umožňuje atraktivní náklady na kilowatthodinu. Další výhody: Sodík je snadno dostupný po celém světě, což snižuje náklady. Navíc lze články vyrábět úplně stejným způsobem jako lithium-iontové baterie, dokonce prakticky pouze na stejných výrobních linkách se sodíkem nahrazují." Ale na jedné straně tento článek vyžaduje kromě lithia také vzácné suroviny a nemůže být integrován s lithiem ve stejném recyklačním procesu. Problém je ale jiný: hustota energie je nižší, v lithiovém článku chybí asi čtvrtina. Prostředky: Cenová výhoda se opět kupuje na úkor sortimentu. Výzkumník baterií Marcus Jahn se ale snaží vysvětlit, proč má tato technologie stále potenciál: "Nesmíme zapomínat, že poptávka po elektromobilech se nyní i v budoucnu výrazně zvýší. Baterie tedy potřebujete rychle hodně a ne každý uživatel elektromobilu potřebuje dojezd 700 kilometrů. Zde může být sodík-iontová baterie dobrým kompromisem mezi dojezdem, dostupností a cenou." Na konci našeho rozhovoru jsme se výzkumníka zeptali, jaký typ baterie budeme používat ve střednědobém horizontu, v příštích pěti letech. Odpověď: "Do té doby bude dominovat lithium-iontový typ." Co ale přijde dál, je podle současného stavu výzkumu stále otevřená otázka.

Lithium iont

+ vysoká hustota energie

+ stabilita pevného cyklu

+ rozsáhle prozkoumáno

- drahý

– výroba náročná na zdroje

– komplexní recyklace

Lithium-železofosfát

+ levnější

+ velmi vysoká stabilita cyklu

+ méně citlivé na teplotu

– nižší hustota energie

Sodné ionty

+ Sodíku je dostatek a snadno se získává

+ tedy levnější

+ Lze vyrábět na lithium-iontových výrobních linkách

– nižší hustota energie

– až po lithium, jehož výroba je podobně náročná na zdroje

– komplexní recyklace