Nové batérie na začiatku

Nové batérie na začiatku

Tretina všetkých nových áut predaných v Číne už má zástrčku, čo znamená, že ide o čisto elektrické alebo hybridné varianty. Trend prudko stúpa. V Európe sa vynakladá všetko politické úsilie na presadenie elektromobilov na trh; spaľovacie motory sa počítajú. Aj keď sa elektromobily skladajú z podstatne menšieho počtu dielov, existujú kľúčové rozlišovacie prvky. Kým pri spaľovacích motoroch bola otázka, či naftový alebo benzínový, pri elektromobiloch ide o to, aká technológia batérie je v trupe. V súčasnosti dominuje lítium-iónová batéria. Ale snažia sa zapojiť aj iné technológie, najmä sodíkovo-iónové batérie a lítium-železofosfátové batérie. Ako to už často býva, v súčasnosti neexistuje žiadna technológia batérií, ktorá dokáže všetko: vysoká hustota energie, vysoké nabíjacie prúdy, vysoká stabilita cyklu, spomaľovač horenia, a to všetko za najnižšiu cenu so 100-percentnou mierou recyklácie a ľahko dostupnými surovinami. Ak by sa toto všetko spojilo do jednej technológie, e-mobilita by už nemala žiadnych kritikov. Faktom však je, že každá technológia batérií má svoje špecifické výhody a nevýhody. Tieto musia byť starostlivo zvážené, aby bolo možné vybrať najlepšiu technológiu pre príslušnú aplikáciu. V elektromobiloch však existujú masívne protichodné ciele: Na jednej strane by mal byť dojazd čo najdlhší, no auto by malo byť lacné na kúpu pre masy. Od dnešného dňa to nie je možné! Ak však posuniete ciele jedným alebo druhým smerom, alternatívne technológie batérií už môžu ponúknuť vzrušujúce výhody.

Platí pravidlo: čím väčšia batéria, tým dlhší dojazd. Ale aj: čím vyššia cena. Prečo má lítium-iónová batéria v súčasnosti také dominantné postavenie? Pýtame sa výskumníka Marcusa Jahna, vedúceho oddelenia kompetenčnej jednotky Battery Technologies na rakúskom technologickom inštitúte (AIT), a skutočného odborníka na rôzne technológie batérií. "O lítium-iónovej technológii, ktorú v súčasnosti používame, vieme od začiatku 90. rokov minulého storočia. Teraz sa nám však podarilo urobiť články výrazne výkonnejšími. Napriek tomu už s týmto typom batérií fungujeme blízko fyzických limitov. Tu už nemôžeme očakávať žiadne výrazné skoky." Lítium-iónové batérie majú niekoľko nepopierateľných výhod: ponúkajú vysokú hustotu výkonu, majú solídnu životnosť približne 1 000 nabíjacích cyklov a ich zostavenie je primerane bezpečné. Nevýhoda: nízke teploty nie sú vaším priateľom, recyklácia je v súčasnosti stále veľmi nákladná – pretože je zložitá – a predovšetkým používajú vzácne materiály ako nikel, mangán a kobalt. Nehovoriac o tom, že ťažba lítia je veľmi znečisťujúca a väčšina ložísk je známa v Južnej Amerike a Austrálii, čo tiež otvára „geopolitickú závislosť“ – niečo, čo výskumník Jahn neopisuje.

Ak zlacnie batéria, zlacnie aj celý elektromobil. Preto prebieha intenzívny výskum alternatív. V súčasnosti existujú dve technológie, ktoré by mohli – z určitých perspektív – konkurovať lítium-iónovým batériám: lítium-železofosfátová batéria (skrátene LFP) alebo sodíkovo-iónové batérie. Oba varianty majú špecifické výhody a nevýhody. Ford už v niektorých modeloch používa batériu LFP, pretože podľa výrobcu ponúka cenovú výhodu okolo 15 percent. Ďalšie výhody: Vysoká stabilita cyklu, menej citlivý na teplotu, nevyžaduje vzácne suroviny a je takmer 100-percentne recyklovateľný, iba elektrolyt sa musí zlikvidovať. To znamená, že batérie LFP by mohli urobiť štartovanie elektromobilu dostupnejším. Nevýhoda: Hustota energie je nižšia, takže na rovnaký dojazd ako pri lítium-iónovej batérii je potrebných viac článkov. Tým by sa opäť zvýšila hmotnosť – a tiež cena. Ak sa však táto technológia používa vo vozidlách, ktoré nemusia dosahovať maximálny dojazd, ponúka jasnú nákladovú a ekologickú výhodu. Výskumník Marcus Jahn uvádza rozdiel v hustote energie približne 20 percent. „Cieľom by tu nemala byť výmena lítium-iónovej batérie 1:1 za batériu LFP, ale skôr môže byť táto technológia cenovo výhodnou alternatívou, ak sa použije správne, ak sa zodpovedajúcim spôsobom zvolí zamýšľaný účel,“ hovorí výskumník.

Sodno-iónové batérie si v súčasnosti robia v Číne meno a tešia sa čoraz väčšej obľube. Veľmi pozitívne vlastnosti článkov môže potvrdiť aj výskumník z AIT Marcus Jahn: "Sodíkovo-iónová batéria bola intenzívne skúmaná približne sedem rokov. Táto technológia bola pôvodne určená pre stacionárnu prevádzku, pretože umožňuje atraktívne náklady na kilowatthodinu. Ďalšie výhody: Sodík je ľahko dostupný na celom svete, čo znižuje náklady. Navyše sa články dajú vyrábať presne rovnakým spôsobom ako lítium-iónové batérie, dokonca prakticky len na tých istých výrobných linkách sa nahrádzajú sodíkové." Ale na jednej strane tento článok vyžaduje okrem lítia aj vzácne suroviny a nemôže byť integrovaný s lítiom v rovnakom recyklačnom procese. Problém je však iný: hustota energie je nižšia, približne štvrtina z nej chýba v lítiovom článku. Znamená: Cenová výhoda sa opäť kupuje na úkor sortimentu. Výskumník batérií Marcus Jahn sa však snaží vysvetliť, prečo má táto technológia stále potenciál: "Nesmieme zabúdať, že dopyt po elektromobiloch sa teraz aj v budúcnosti výrazne zvýši. Rýchlo teda potrebujete veľa batérií a nie každý používateľ elektromobilu potrebuje dojazd 700 kilometrov. Tu môže byť sodíkovo-iónová batéria dobrým kompromisom medzi dojazdom, dostupnosťou a cenou." V závere nášho rozhovoru sme sa výskumníka opýtali, aký typ batérie budeme používať v strednodobom horizonte, v nasledujúcich piatich rokoch. Odpoveď: "Dovtedy bude dominovať lítium-iónový typ." Čo však bude nasledovať, je na základe súčasného stavu výskumu stále otvorenou otázkou.

Lítium ión

+ vysoká hustota energie

+ stabilita pevného cyklu

+ rozsiahle preskúmané

- drahý

– výroba náročná na zdroje

- komplexná recyklácia

Fosforečnan lítno-železitý

+ lacnejšie

+ veľmi vysoká stabilita cyklu

+ menej citlivé na teplotu

- nižšia hustota energie

Sodné ióny

+ Sodík je dostatok a ľahko sa získava

+ teda lacnejšie

+ Môže byť vyrobený na lítium-iónových výrobných linkách

- nižšia hustota energie

– až po lítium, ktorého výroba je podobne náročná na zdroje

- komplexná recyklácia