Baterie – klíč k budoucnosti

Připouštím, že oproti předchozím generacím to představuje obrovský krok vpřed, ale na druhou stranu si musíme uvědomit, že znakem dnešní doby je pohyb. Žijeme v neustálém pohybu, často pracujeme na cestách, nebo jen využíváme své smartphony k prohlížení sociálních sítí či jiné zábavě. A k tomu všemu jsou dnes zapotřebí baterie. Pomyslný klíč k budoucnosti představuje právě přelomová technologie schopná výrazného navýšení stávajících kapacit.

Současnou nejpoužívanější technologií při uchovávání elektrické energie jsou Li-Ion akumulátory. Ty díky kapalnému elektrolytu pojmou relativně velké množství energie. Samozřejmě stejně jako každá technologie i tato má své hranice. Ty se nám ukázaly především prostřednictví dvou největších rivalů na poli smartphonů – Samsungu a Applu. Vloni musel Samsung stáhnout modely Samsung Galaxy Note 7 z oběhu právě kvůli vadným – vybuchujícím akumulátorům a letos se něco podobného přihodilo společnosti Apple u jeho nových iPhonů 8, jimž se začaly nafukovat baterie. Výsledkem pak bylo, že baterie vytlačila dotekový displej ven z těla telefonu.  To jsou hned dva velmi „populární“ a často zmiňované problémy baterií, které hned několik firem inspirovaly k inovativnějším řešení akumulátorů, na něž jsou dnes kladeny stále vyšší nároky.

Li-ion akumulátory

Tento typ akumulátorů je na dnešním trhu jednoznačně nejrozšířenější, i když v podstatě každá společnost zabývající se výrobou smartphonů, notebooků, ale i automobilů, se snaží obstarat si v tomto směru konkurenční výhodu. Za zmínku stojí například prototyp baterie Toshiba, jenž si i po 5 000 nabitích uchová 90 % své kapacity. Oproti klasickým Li-Ion bateriím využívá lithiovou anodu spolu s katodou z oxidů titanu a niobu (Ti₂Nb₁₀O₂₉). Bohužel jde pouze o prototyp, což znamená, že se na trh dostane nejdříve až za rok.

Bude klíčem česká HE3DA?

Úplně jinou situaci představují české baterie HE3DA, které rovněž využívají lithium, nicméně k uchovávání energie přistupují odlišným způsobem. Stejnojmenná společnosti totiž vyvinula technologii a proces výroby baterií s 3D prostorovými elektrodami na bázi lithiových nanomateriálů. Jejich výroba se tak značně zjednodušuje a usnadní se pak i chlazení, které má největší potenciál u velkokapacitních baterií. He3DA tak představují cestu v místech, kde klasická Li-Ion technologie narážela na své limity. Díky nanotechnologiím totiž narostla plocha elektrod, jež jsou nyní schopny absorbovat a uložit větší množství energie. Své využití najdou především v energetice jako záložní a vyrovnávací baterie nebo v automobilovém průmyslu.

Podobné využití, jako mají baterie HE3DA, obstará také společnost Tesla a její baterie. V jejich výrobě by měla společnosti posloužit již téměř hotová Gigafactory. Vizionář a spoluzakladatel Tesly Elon Musk dokonce nedávno vyhrál sázku, že Tesla do 100 dní vyřeší australskou energetickou krizi. Poblíž Jamestownu tak vyrostla zatím největší lithium-iontová baterie na světě, která disponuje kapacitou 100 MW. Hranice kapacity Li-Ion baterií se tak neustále posouvají dál, a to by do tří měsíců měla na jihovýchodním pobřeží Jižní Koreje vyrůst baterie o kapacitě 150 MW. Její instalace se uchopí jihokorejská Hyundai Electric & Energy Systems.

Hořčíkové baterie

Nedávné poruchy a nehody s Li-Ion bateriemi měly za důsledek také změnu technologie a přechod například směrem k hořčíkovým bateriím. Základ netvoří klasický kapalný elektrolyt, jako je tomu u Li-Ion baterií, ale elektrolyt v pevném skupenství. U něj nehrozí riziko přehřátí a následného vzplanutí a navíc mohou baterie s hořčíkovým elektrolytem pojmout více energie. Bohužel je vše stále ve stádii vývoje, takže se patrně těchto baterií na pultech ještě nějakou dobu nedočkáme.

Pokrok s „grafenovými koulemi“

Společnost Samsung ukazuje, že si na problematice baterií nechává opravdu velmi záležet. Díky tomu nyní může prezentovat své záměry o dramatickém vylepšení stávajících Li-Ion baterií. Pokud by totiž do baterií zakomponoval nově vyvinutý materiál nazývaný „grafenové koule“, mohl by navýšit jejich kapacitu o 45 % a přitom pětinásobně zrychlit dobu nabíjení. Podle odhadů by se tak mohla grafenová baterie plně nabít už za 12 minut, což přitom momentálně zabere i technologii rychlého nabití přinejmenším hodinu.

To by nemuselo samozřejmě znamenat pokrok jen ve světě baterií pro smartphony, ale především v elektromobilovém průmyslu, který momentálně úzce souvisí s vývojem ceny baterií. Z nejednoho průzkumu totiž vyplývá, že pokud klesne cena baterií o polovinu současné hodnoty, mohly by elektromobily nahradit klasická auta se spalovacím motorem. Důležité tedy je, jakým směrem a jak rychle vědci pokročí ke svému cíli – navýšení kapacity a zkrácení doby nabíjení. Možná už zítra…