Solid‑state baterie jsou už několik let považovány za technologii, která má definitivně vyřešit slabiny dnešních lithium‑iontových akumulátorů. Kdy ale opravdu přijdou?
Solid-state akumulátor: Kdy se dočkáme?
Články na téma baterie v elektroautech:
- Kdy přijdou konečně ty revoluční baterie do elektromobilů?
- Výroba baterií do elektromobilů
- Kapacita baterie elektromobilu
- Napětí a kapacita baterie elektromobilu
- Nová baterie Tesly umožní zvýšit dojezd elektromobilu
- Recyklace baterií elektromobilů
- Výroba baterií pro elektromobily v Číně
- Předehřev baterie – jedna z nejdůležitějších funkcí elektromobilů
- Výroba baterií do elektromobilů v EU může zachránit místní autoprůmysl
- Baterie do elektromobilu umí stabilizovat síť. Je to dobrý nápad?
- Baterie v elektromobilech – současné technologie
- Elektromobily a jejich baterie: rozdělení a vlastnosti jednotlivých technologií
- Elektromobily a jejich baterie: rozdělení a vlastnosti jednotlivých technologií (2. díl)
- Elektromobil a kapacita baterie: Proč se liší reálná a použitelná?
- Startovací baterie elektromobilu: Proč tam vlastně je?
- Solid-state baterie elektromobilů: Kdy se dočkáme?
- Oprava, nebo výměna? Jak se dnes vrací život bateriím elektromobilů
- Baterie do elektromobilu a její posmrtný život
- Solid‑state baterie: Svatý grál v nedohlednu? - právě čtete
- Každá baterie do elektromobilu bude muset mít svůj pas
- Exploze uvnitř Tesly? Ve skutečnosti jde o klíčový bezpečnostní systém
- Baterie do elektromobilu: Jak to aktuálně vypadá s cenami?
- Cell-to-pack vs. cell-to-chassis: BYD a Tesla jdou jinou cestou
- Spotřeba elektromobilu: Jak je na tom 12V baterie?
- Cell balancing: Proč je to potřeba?
- Elektromobily: kapacita baterie je vždy vyšší než využitelná
Baterie s pevným elektrolytem nabízejí vyšší energetickou hustotu, bezpečnost a potenciálně i delší životnost. Zní to jednoduše. Realita je však výrazně složitější. Základní rozdíl oproti běžným bateriím spočívá ve zmíněném elektrolytu. Místo kapalného nebo gelového se používá elektrolyt pevný. Právě ten má eliminovat riziko vznícení, umožnit použití lithiové kovové anody a tím zásadně zvýšit kapacitu na jednotku objemu. V laboratorních podmínkách to funguje. V sériové výrobě zatím nikoliv.
Proč jsou solid‑state baterie tak lákavé
Současné lithium‑iontové články se blíží fyzikálním limitům. Další zvyšování kapacity je čím dál obtížnější a často vykoupené kompromisy v bezpečnosti nebo životnosti. Pevný elektrolyt by mohl tyto limity posunout. Teoreticky umožňuje:
- výrazně vyšší energetickou hustotu,
- menší degradaci při nabíjení,
- vyšší odolnost proti mechanickému poškození,
- širší provozní teplotní rozsah.
Kombinace těchto vlastností dělá ze solid‑state baterií téměř ideální zdroj v energie pro elektromobily. Dojezd by se mohl zvýšit o desítky procent, nabíjení by bylo rychlejší a riziko požáru minimální. To je důvod, proč do vývoje proudí miliardy. Kdo v závodě zvítězí, získá prestiž a obří množství zakázek.
- Přečtěte si také: Lithiové baterie nejsou jen záležitostí elektromobilů. V některých autech i startují spalovací motor
Kde naráží fyzika
Největším problémem není samotná myšlenka, ale detaily. Pevný elektrolyt musí splnit protichůdné požadavky. Musí dobře vést ionty lithia, být chemicky stabilní, mechanicky odolný a zároveň levný na výrobu. Zatím se nedaří splnit vše najednou. Keramické elektrolyty mají vysokou iontovou vodivost, ale jsou křehké. Při cyklování baterie v nich vznikají mikrotrhliny. Ty vedou ke ztrátě kontaktu mezi elektrodami a postupné degradaci článku. Polymerní elektrolyty jsou naopak pružnější, ale hůře vedou ionty, zejména při nižších teplotách.
Dalším zásadním problémem jsou dendrity. I u solid‑state baterií může docházet k prorůstání lithiových vláken skrz elektrolyt. Pokud se dostanou až ke katodě, článek se zkratuje. Pevný elektrolyt tento jev zpomaluje, ale zatím jej spolehlivě neeliminuje.
Výroba je slabým článkem
Laboratorní prototypy fungují. To ale ještě neznamená, že je lze vyrábět ve statisících kusů měsíčně. Výroba solid‑state článků vyžaduje extrémně přesné procesy. Dále také vysoké teploty nebo tlak a často i zcela nové výrobní linky. I minimální odchylka v tloušťce elektrolytu nebo v přítlaku elektrod se projeví na životnosti článku, což je zásadní rozdíl oproti dnešním lithium‑iontovým bateriím.
Jejich výroba je už léta optimalizovaná. Přechod na solid‑state technologii by znamenal prakticky přestavbu celého dodavatelského řetězce. Ekonomika zatím nevychází. Cena za kilowatthodinu je násobně vyšší než u běžných článků a bez masové výroby se to nezmění. Jenže masová výroba zatím není technicky zvládnutá. Vzniká tak klasický začarovaný kruh.
Slíbené termíny a realita
Automobilky o solid‑state bateriích mluví opatrněji než dříve. Před několika lety zaznívaly odvážné sliby o sériové výrobě kolem roku 2025. Dnes se hovoří spíše o druhé polovině dekády, často s dodatkem „v omezeném rozsahu“. To je důležitá poznámka. První nasazení pravděpodobně nebude v běžných rodinných elektromobilech, ale v dražších modelech nebo v aplikacích, kde cena nehraje tak zásadní roli. Například v letectví, speciální technice nebo luxusních vozech.
- Mohlo by vás zajímat: Elektromobily za jednu výplatu? Těch se asi nikdy nedočkáme
Co mezitím?
Vývoj klasických lithium‑iontových baterií se nezastavil. Naopak. Dochází ke zlepšování chemického složení, řízení nabíjení i chlazení. Přibývají články s vyšším obsahem křemíku v anodě, nové katodové materiály a sofistikovanější bateriový management. Výsledkem je, že rozdíl mezi současnými bateriemi a slibovanými solid‑state články se v praxi zmenšuje. Ne v teorii, ale v reálném provozu. To snižuje tlak na okamžité nasazení nové technologie.
Svatý grál, ale ne zázrak
Solid‑state baterie nejsou slepá ulička. Mají obrovský potenciál a pravděpodobně se dříve či později prosadí. Nejspíš však nepřinesou náhlý zlom, jaký si mnozí představují. Spíše půjde o postupnou evoluci, která se bude prosazovat krok za krokem. Označení „svatý grál“ je výstižné. Ne proto, že by byl nedosažitelný, ale proto, že cesta k němu je mnohem delší a komplikovanější, než se na první pohled zdá. A zatím stále nejsme na jejím konci.
Zdroj info: IDTechEx: Solid-State and Polymer Batteries, MDPI (Journal of Carbon Research / Batteries), QuantumScape & Volkswagen.
Zdroj médií: Depositphotos.
Zdroj médií: Depositphotos.
Zvažujete koupi elektromobilu?
Ano, zvažuji.
4 129
Již elektromobil mám.
3 412
Zatím ne, čekám, že zlevní.
3 035
Rozhodně ne, bez ohledu na cenu.
8 294
