Blíží se revoluce, která zdvojnásobí dojezd elektromobilů. Vyhrají v ní zase Číňané?

Baterie s pevným elektrolytem (Solid-state battery) zní jako mýtus: dvojnásobný dojezd, poloviční čas nabíjení, menší rozměry a nižší hmotnost, vyšší bezpečnost a výrazně delší životnost. Skutečná revoluce v elektromobilitě! Jako mýtus ale působí i proto, jak dlouho se o nich už mluví a jak dlouho nám je výrobci slibují – že budou už příští rok v produkčních autech, to slýcháme minimálně pět let a pořád nic. To by se však letos mohlo změnit.

V moderních bateriích pro elektromobily to už dávno nešplouchá, protože v nich většinou není žádná kapalina, ale gelový elektrolyt. Skutečně zásadní změnu však přinese přechod k pevnému elektrolytu a pevným elektrodám.

Chemií vás tu nebudeme zatěžovat (i proto, že jí sami tak úplně nerozumíme), ale když si současnou lithium-iontovou baterii představíte jako akvárium plné vody (gelu) s mřížkou uprostřed, skrz kterou plavou ionty z jedné strany na druhou, v bateriích s pevným elektrolytem připomínající sendvič se ionty snaží protlačit skrz pevnou destičku. Jasné? No, pojďme se raději podívat na praktické přínosy této technologie…

Tou hlavní výhodou je výrazně vyšší energetická hustota – tedy množství energie uložené v daném objemu. Baterie s pevným elektrolytem mají klidně dvojnásobně velkou kapacitu než současné Li-Ion (respektive mohou mít stejnou kapacitu s poloviční velikostí a o třetinu nižší hmotností), takže by mohly mít mnohem delší dojezd, klidně až 1 500 kilometrů.

Tepelná stabilita také umožní mnohem rychlejší nabíjení. Zatímco dnes nejvýkonnější elektromobily umožňují nabíjet výkonem 250 až 350 kW, u baterií s pevným elektrolytem by to mohl být klidně dvojnásobek (a možná i víc). Čas efektivního nabíjení by se tak z 20 minut zkrátil na polovinu (pod 10 minut) a nabíjení by tak bylo stejně rychlé jako tankování benzinu.

Nové baterie také slibují vyšší bezpečnost, protože pevná destička mezi katodou a anodou funguje jako neprůstřelná zeď a zabraňuje tak zkratům, zatímco tekutý elektrolyt v současných bateriích zkrat umožňuje, a navíc je hořlavý. Díky tomu by baterie nemusela být tolik chráněna pevným obalem a podpůrnými systémy, mohla by se tak snížit její velikost, hmotnost a výrobní náklady.

Dalším přínosem by měla být menší závislost na drahých kovech – pro výrobu je totiž potřeba výrazně méně kobaltu, niklu, mědi a grafitu, které lze nahradit levnějšími alternativami (mangan, železo…). Potřeba lithia se sice může mírně zvýšit, ale tu vyvažuje další výhoda.

Výrazně vyšší životnost. Baterie s pevným elektrolytem totiž nemají takovou tendenci k degradaci, takže by jejich životnost mohla být klidně dvojnásobná.

Přestože funkčnost konceptu baterií s pevným elektrolytem už byla prokázána, přenos této technologie z laboratorního prostředí do tovární velkovýroby byl pro většinu firem nepřekonatelnou překážkou.

Naštěstí mohutné investice do elektromobility akcelerují vývoj a start produkce má být už blízko. Zatímco tradiční evropské a japonské automobilky (dokonce i giganti BYD nebo CATL) zdrženlivě mluví o horizontu dvou, tří let, Číňané slibují start výroby solid-state baterií ještě letos (Changan, MG, Dongfeng, GAC Aion), některé semi-solid state baterie jsou dokonce už na trhu (Nio, SAIC).

Kdo nakonec tento závod vyhraje, kdo dokáže na trh dostat opravdu spolehlivou a dostupnou baterii s pevným elektrolytem, to je zatím nejasné (i když Čína má evidentně náskok). Vyhraje každopádně zákazník, protože tento nový druh baterií slibuje konečně přinést masový rozmach elektromobility.