Elektromobily jsou dnes pevnou součástí automobilového trhu, ale stále čelí několika zásadním limitům: omezenému dojezdu, dlouhé době nabíjení a obavám z požárů baterií. Všechny tyto problémy mají společného jmenovatele – současnou technologii lithium-iontových baterií s tekutým elektrolytem. Automobilový svět však netrpělivě vyhlíží příchod nové technologie: baterií s pevným elektrolytem (solid-state batteries).
V čem je problém s tekutinou?
Dnešní baterie v elektromobilech fungují na principu pohybu lithiových iontů mezi anodou a katodou skrze tekutý nebo gelový elektrolyt. Tento systém dosáhl v posledních letech neuvěřitelného pokroku, ale naráží na své fyzikální limity.
Tekutý elektrolyt je hořlavý. Při nehodě nebo vnitřním zkratu může dojít k takzvanému tepelnému úniku, což vede k intenzivním požárům, které se extrémně těžko hasí. Navíc tekutý elektrolyt omezuje rychlost nabíjení (při příliš rychlém nabíjení vznikají na anodě jehličkovité krystaly kovu, které mohou baterii probodnout) a má limitovanou energetickou hustotu.
Pevný elektrolyt jako řešení
Baterie s pevným elektrolytem nahrazují tekutinu pevnou látkou – obvykle keramikou, sklem nebo pevným polymerem. Tato zdánlivě jednoduchá změna přináší obrovské výhody.
1. Bezpečnost: Pevný elektrolyt není hořlavý. Riziko vznícení baterie při havárii nebo přehřátí prakticky klesá na nulu.
2. Extrémní dojezd: Pevný elektrolyt umožňuje použití čistého lithia pro anodu, což dramaticky zvyšuje energetickou hustotu baterie. V praxi to znamená, že baterie stejné velikosti a hmotnosti jako ta dnešní by mohla nabídnout dojezd přes 1 000 kilometrů na jedno nabití.
3. Bleskové nabíjení: Tyto baterie snesou mnohem vyšší proudy bez rizika poškození. Nabití z 10 na 80 procent kapacity by mohlo trvat kolem 10 minut, což je čas srovnatelný s běžným tankováním benzínu.
Závod světových gigantů
O dotažení této technologie do sériové výroby se dnes vede tvrdý globální boj, do kterého jsou zapojeny největší světové automobilky a technologické firmy.
Nejblíže komerčnímu využití je pravděpodobně japonská Toyota. Ta drží tisíce patentů v této oblasti a nedávno oznámila, že se jí podařilo vyřešit problém s trvanlivostí pevných elektrolytů (které měly tendenci při opakovaném nabíjení praskat). Toyota plánuje uvést první vozy s těmito bateriemi na trh kolem roku 2027–2028.
Pozadu nezůstávají ani evropské automobilky. Koncern Volkswagen masivně investuje do amerického startupu QuantumScape, který vyvíjí keramické separátory pro pevné baterie a vykazuje v testech vynikající výsledky. Své projekty mají i korejské firmy Samsung a SK On.
Kdy se dočkáme?
Baterie s pevným elektrolytem jsou bezpochyby budoucností, ale nepředstavují okamžitou revoluci pro masový trh. První generace těchto baterií bude extrémně drahá a náročná na výrobu.
V první fázi (konec této dekády) se objeví pouze v prémiových a luxusních elektromobilech, kde vysoká cena baterie nebude hrát takovou roli. Pro běžného českého řidiče s průměrným rozpočtem zůstanou po nějakou dobu standardem vylepšené lithium-iontové nebo levnější sodík-iontové baterie.
Nicméně směr je jasně daný. Až se podaří technologii zlevnit a spustit masovou produkci, definitivně padnou poslední racionální argumenty proti elektrickým autům.
