Elektromobily čeká velká budoucnost. Baterie se kompletně změní
Ať již chcete v současné době napájet váš smartphonu nebo model Tesla 3, není na trhu v podstatě nic lepšího než lithium-iontová baterie. Od svého zavedení v roce 1991, je dobíjecí lithiová baterie standardem pro každodenní technologická zařízení a včetně elektrických vozidel. Na lithium-iontových bateriích jezdí na světě více než 3 miliony elektrických vozidel. Ale jak se svět mění a přetváří a postupuje stále více směrem k elektrické budoucnosti, potřebuje něco mnohem lepšího než je lithium-iontová baterie.
„Lithium už ve svých možnostech narazilo takřka do zdi. Pokud opravdu chcete zvýšit hustotu energie, musíte jít do zcela jiného paradigmatu, “řekl Yifei Mo, profesor pro vědu a techniku na University of Maryland. Větší hustota energie znamená levnější a lehčí baterie, které vydrží déle na jedno nabití.
Naštěstí inovativní schopnosti lidí neznají hranic. Stále je rodí nové a nové nápady, a tak už dnes existují startupy, které se snaží vybudovat lepší baterie s nižšími náklady, zlepšenou energetickou hustotou a lepší výkonností jak pro spotřební technologie, tak pro elektrická vozidla. Ty by se nabíjely rychleji a měly by mnohem delší dojezdovou vzdálenosti. Několik takových bateriových startupů, které by mohly znamenat velké zlepšením oproti současné lithium-iontové technologii, pomalu uvádí své články na komerční trh.
„Stálo nás to osm let a asi 35 000 opakování naší materiálové syntézy, abychom měli něco, co je komerčně připravené,“ řekl Gene Berdichevsky, generální ředitel společnosti Sila Nanotechnologies a bývalý strojní a energetický inženýr, který vedl vývoj bateriového systému pro Tesla Roadster.
Sila je jen jedním z několika bateriových startupů, které nedávno získaly značné finanční prostředky na to, aby pokračovaly ve zdokonalování technologie baterií. V loňském roce společnost Alameda, která sídlí v Kalifornii, získala od několika investorů 70 milionů dolarů, včetně firmy Siemens, aby vybudovala svou první komerční výrobní linku pro silikon-anodové baterie.
Vznikajícím variacím na stávající lithium-iontové baterie zabralo mnoho let výzkumu, než se dokázaly prodrat na povrch. A teprve teď začínají být tyto startupy konečně vidět. Bude to však trvat ještě několik let a možná i další celé desetiletí než přijdou ty zcela převratné novinky.
„Materiál potřebný pro jedno auto je ekvivalentem k 10 000 smartphonů nebo 1 000 chytrých hodinek,“ řekl Berdichevsky. „Nejdříve začneme ve spotřebitelských zařízeních. V průběhu příštích pěti let se pak budeme snažit o partnerství s automobilkami.“ Jedním ze současných partnerů společnosti Sila je i BMW.
Současné lithium-iontové baterie jsou omezeny jednak materiálově a jednak fyzikální energetickou hustotu. Nová technologie baterií se snaží zlepšit jak bezpečnost, tak energetickou účinnost lithium-iontových baterií tam, kde nehrozí nebezpečí požáru v případě přehřátí nebo poškození baterie.
Každá lithium-iontová baterie se skládá ze čtyř základních částí: anody a katody – elektrod, které ukládají každou lithium-iontovou buňku – kapalný elektrolyt a separátor. Kladné a záporné proudy jsou vytvářeny, protože elektrolyt přenáší ionty lithia přes odlučovač do anody a katody. Tento proces generuje energii, která se v baterii ukládá.
Pokud se chemikálie tvořící anodu a katodu – respektive grafit a nějaký druh oxidu kovu – zahřívají příliš intenzivně, může to zničit fyzikální separátor a vysoce hořlavý elektrolyt může explodovat. Připomeňme si jen příběh s telefony Samsung Galaxy Note 7, které vybuchovaly, a to je ten problém. Maximální hustota energie lithium-iontů je dnes asi 260 watthodin na kilogram; pro srovnání, většina současných elektrických vozidel drží hustotu mezi 220 a 250 watthodinami na kilogram.
Boom nové generace
Jedna z nových technologií baterií nenahrazuje grafitovou anodu pouze jedním litinovým kovem, ale také kapalným elektrolytem a separátorem s jedním pevným kusem, obvykle keramickým, skleněným nebo nehořlavým polymerem. Vezmeme-li tento přístup, je společnost Solid Power, výrobce pevných baterií v USA, která získala v roce 2018 na vývoj 20 miliónů dolarů, na dobré cestě. Podle vedoucích pracovníků firmy mají baterie, které vyvíjejí nejméně o 50% vyšší hustotě energie.
QuantumScape, tajný spinoff Stanford University také vyvíjí ve spolupráci s Volkswagen svoje baterie. V loňském roce zvýšil Volkswagen svůj podíl investic na 100 milionů dolarů. PitchBook data ukazují, že startup založený v San Jose má hodnotu 1,75 miliardy dolarů. Podle tiskové zprávy by baterie QuantumScape umožnila vozidlu Volkswagen E-Golf cestovat 466 mil, což je již srovnatelné s dosahem současných konvenčních vozidel. Podle společnosti Volkswagen by měla být baterie QuantumScape rychlejší a mnohem lehčí než běžné lithium-iontové baterie.
Nicméně pevné polovodičové baterie pravděpodobně nebudou hromadně dostupné až do příštího desetiletí, jak řekl loni viceprezident Nissanu. Dokonce i tisková zpráva společnosti QuantumScape uvádí cíl komerční produkce rok 2025.
Delší časová osa technologie polovodičů je příznakem toho, jak jsou dnes továrny na baterie nastaveny. Jsou vyrobeny tak, aby zvládly výrobu lithium-iontů s kapalnými elektrolyty a přechod na pevné materiály je více než jen záměnou procesů ve výrobní hale. Vše je o penězích, bohužel.
„Je to nová technologie ve velmi raných fázích komercializace,“ řekl Dean Frankel, vedoucí rozvoje společnosti Solid Power. „Chce to čas.“
Zatímco některé začínající podniky pracují na zdokonalování a rozšiřování polovodičových baterií, jiní, jako je Sila Nanotechnologies, doufají, že využijí současných postupů výroby lithium-iontů k rychlému uvedení baterií na trh. Místo toho, aby vytvořili polovodičovou baterii, Sila jen nahradí grafitovou anodu křemíkem, materiálem, který absorbuje ionty lithia asi čtyřikrát rychleji než grafit.
Většina lithium-iontových baterií s grafitovými anodami navíc má rychlost nabíjení nebo rychlost C nižší než 1%. Startupy, které vyvíjejí nové baterie se silikonovými anodami, říkají, že rychlost nabíjení je mnohem lepší, což je klíčovým odlišujícím faktorem pro budoucnost elektromobilů, protože většina lidí nechce čekat déle než hodinu, než se auto nabije. Když čerpáte benzin, trvá to přeci jen pár minut.
„Můžeme udržet rychlost nabíjení asi na desetkrát rychlejší úrovni než má konvenční grafitová baterie,“ řekl Robert A. Rango, generální ředitel společnosti Enevate.
Společnost Irvine, založená v Kalifornii, která vyrábí lithium-iontové baterie příští generace se silikonovými anodami, je vyzbrojena finančními prostředky ve výši 111 milionů dolarů, které zahrnují investice od jihokorejské společnosti LG Chem. Rango prohlásil, že Enevate, jejíž baterie jsou ve vývoji již 10 let, je asi rok a půl pryč od prvního komerčního nasazení své technologie.
Nicméně, silikon-anodové baterie mají jednu potenciální nevýhodu: Silikonový materiál bobtná, což znamená, že každé nabití způsobuje zhoršení stavu baterie. Tento problém je však jak podle Berdichevskyho, tak podle Ranga, vyřešen.
„Naše baterie mají specifikace, které splňují požadavky elektrických vozidel. Jsou schopny se nabíjet až na 80% i když jsou již 1000krát po nabití a vybití, “ řekl Rango.
Zdá se tedy, že budoucnost elektromobilismu bude mít co nabídnout. Je možné, že třeba za deset nebo dvacet let nabijete své auto jednou nebo dvakrát do měsíce a na jedno nabití najedete dva nebo tři tisíce kilometrů.
TradeCentrum
TradeCentrum.com je investiční platforma. Poskytuje ekonomické informace, analýzy měnových párů a analytickou podporu pro obchodování na forexu a s CFD.
Více informací na: www.tradecentrum.com
Přečtěte si také
Poslední zprávy z rubriky Investice:
Přečtěte si také:
Prezentace
28.03.2024 5 kroků pro pravidelnou údržbu vaší motorové pily
27.03.2024 I elektrická koloběžka musí mít povinné ručení
Okénko investora
Olívia Lacenová, Wonderinterest Trading Ltd.
Revoluce v umělé inteligenci: Nový superčip společnosti Nvidia může změnit svět
Jiří Cimpel, Cimpel & Partneři
Kdy a komu se vyplatí využít DIP (dlouhodobý investiční produkt)
Mgr. Timur Barotov, BHS
Michal Brothánek, AVANT IS
SPILBERK investiční fond SICAV, a.s. se mění k lepšímu aneb Co přinesla Valná hromada
Miroslav Novák, AKCENTA CZ
ČNB pokračuje ve snižování sazeb, proinflačním rizikem slabší koruna
Ali Daylami, BITmarkets
Bitcoin stanovil nové historické maximum – Je už na nákup pozdě?
Petr Lajsek, Purple Trading
Slabá koruna prodraží dovolenou. Kolik si kde letos připlatíme?
Jakub Petruška, Zlaťáky.cz
Okénko finanční rady
Petr Holub, MojeNebankovka
Zuzana Klímová, RekvalifikačníKurzy.cz
Sekvoj patří mezi stromové titány: Načerpejte energii v netradičním lesoparku v ČR
Iva Grácová, Bezvafinance
Bankovní turista, nebo věrný klient: Kdo vyhrává ve hře o finanční výhody?
Tomáš Rosenkranc, Ušetřeno.cz
Snižování úrokové sazby přináší výhodnější podmínky pro refinancování hypotéky
Marek Pokorný, Portu
Japonská centrální banka po 17 letech zvýšila sazby. Co to znamená?
Jan Béreš, Kalkulátor.cz
Jiří Sýkora, Swiss Life Select
Swiss Life Hypoindex březen 2024: Hypoteční sazby stagnují. Další zlevnění hypoték přijde na jaře