Elektromobil je vo väčšine prípadov ešte stále drahší než spaľovák. Táto rovnica platí najmä pri „ľudových“ autách strednej a nižšej triedy.

Problémom sú batérie, respektíve ich cena. Ako informoval portál SeznamSprávy.cz, Nissan prisľúbil, že prinesie elektromobil lacnejší než spaľovák už do 6 rokov. Spojí sa pritom s NASA a spoločne vyvinú revolučnú batériu.

Parametre batérie novej generácie dnes vyzerajú ako sci-fi, no tak to predsa pár rokov dozadu vyzeralo aj so smartfónmi, ktoré si dnes môže dovoliť naozaj každý. Spojenie veľkej japonskej automobilky, agentúry NASA a celého radu univerzít má priniesť výsledky už do 6 rokov.

Nová batéria bude až 2-krát energeticky hustejšia, ľahšia, menšia a v neposlednom rade podstatne lacnejšia. Využívať pritom bude menej vzácnych kovov, no jej najsilnejšou zbraňou je bezpochyby „pevný elektrolyt“.

Solid-state batérie sú už vo vývoji

Akumulátory na báze pevného elektrolytu, teda takzvané solid-state batérie, nie sú žiadnou novinkou a na ich vývoji pracuje množstvo spoločností. Nissan sa tejto problematike venuje už o roku 2011 a ako pevný elektrolyt využíva zlúčeniny na báze síry.

Teraz spája sily s univerzitou v San Diegu a vesmírnou agentúrou NASA. Spoločne hľadajú možnosti, z akých materiálov by bolo čo najlepšie vyrobiť anódu a katódu takejto batérie. Pomáha im pri tom superpočítač, ktorý vykonáva simulácie až so 131 000 materiálmi.

Ako píše TechWireAsia, pilotná výroba batérii novej generácie začne už v roku 2024, pričom do prvých elektromobilov sa dostane do roku 2028. Okrem vyššie spomenutých benefitov a parametrov sa dokáže nový akumulátor s pevným elektrolytom doplna nabiť už za 15 minút.

Dôležitá je cena

Nissan očakáva, že cena nových batérií by sa mohla v roku 2028 dostať na úroveň 75 dolárov za 1 kWh. V priebehu ďalších dvoch rokov by dokonca mala klesnúť iba na 65 dolárov za 1 kWh.

V kruhoch odborníkov sa hovorí, že elektromobil by sa cenovo vyrovnal spaľováku už vtedy, ak by batéria stála zhruba 100 dolárov za 1 kWh. Aktuálne sa priemerná cena akumulátorov pohybuje na úrovni 135 dolárov za 1 kWh.

Na technológii pracujú viacerí

Nemecké Ministerstvo školstva investuje do vývoja nových batérií takmer 1,8 milióna eur. Ako sme uviedli v tomto článku, revolučné je najmä ich zloženie, ide totiž rovnako o lítium-sírové články.

Projekt nesie príznačný názov SoLiS a začal sa iba v júli minulého roka. Cieľom je pod vedením Fraunhoferovho technologického inštitútu priniesť lítium-sírové batérie do priemyslu. Uplatnenie by si v budúcnosti mohli nájsť napríklad v elektromobiloch.

Aby boli lítium-sírové batérie použiteľné v praxi, inžinieri musia použiť miesto bežného kvapalného elektrolytu pevný elektrolyt. Takzvané „solid-state“ batérie sú ešte stále vo vývoji. Ich princíp vychádza zo zdanlivo jednoduchej myšlienky – nahradiť kvapalný elektrolyt tuhým. To sa však poriadne nedarí už takmer 40 rokov.

Technická univerzita v Drážďanoch pracuje na katódových materiáloch a tiež na dizajne elektród. Vedci z Wilhelmovej univerzity skúmajú pevné elektrolyty, ktoré sú kľúčovým komponentom solid-state batérií.

Univerzita Justusa Liebiga v Giessene prináša znalosti v oblasti charakterizácie medzifázových javov a spoločnosť Schunk Kohlenstofftechnik GmbH je zodpovedná za výrobu uhlíkových prísad a všetkých príslušných kompozitných materiálov. Fraunhoferov technologický inštitút taktiež spolupracuje s nemeckým výrobcom batérií Varta.

Do batérií sa vrhol aj Gates

SoLiS nie je jediný projekt, ktorý sa sústredí na solid-state batérie. Po desiatich rokoch od svojho založenia prišiel startup QuantumScape, podporovaný Billom Gatesom a spoločnosťou Volkswagen, s vyhlásením, ktoré by mohlo navždy zmeniť svet elektromobility.

Pri príležitosti vlastného „Dňa batérií“ firma oznámila, že úspešne vybudovala solid-state batériu s pevným elektrolytom, ktorá má v porovnaní so súčasnými akumulátormi vyšší výkon. Terajšie batérie sú tvorené anódou a katódou, medzi ktorými sa nachádza tekutý elektrolyt slúžiaci na prenos iónov lítia medzi elektródami.

Nová solid-state batéria podľa dostupných informácií pozostáva z anódy vyrobenej z čistého kovového lítia, zatiaľ čo v štandardných batériách sa používa grafit.

Presnejšie je však napísať, že batéria od spoločnosti QuantumScape anódu vôbec nemá, pretože sa vyrába bez nej a vytvára sa až nabíjaním batérie a pohybom kovového lítia cez špeciálny separátor. Katóda je vyrobená z materiálu s názvom NMC (nikel-mangánový kobalt), ktorý sa bežne používa aj pri výrobe súčasných batérií.

Najdôležitejším prvkom celej batérie je už spomínaný flexibilný keramický separátor hrubý iba niekoľko desiatok mikrometrov. Ten totiž bráni neželanému vzniku dendritov, čo sú ihlicovité štruktúry vytvárajúce sa v okolí elektród, ktoré v niektorých prípadoch môžu viest ku skratu. Separátor taktiež umožňuje jednoduchý prechod lítiových iónov.