Automobilový priemysel miluje módne slovíčka – a hoci bolo autonómne riadenie pred pár rokmi veľkou vecou, teraz ho nahradili virtuálni asistenti a informačno-zábavné funkcie s podporou AI.
Ale zrejme najdlhšie pretrvávajúcou témou pre tých, ktorí sa živo zaujímajú o elektrické vozidlá, je batéria s pevným elektrolytom (SSB) a jej prísľub vyššej hustoty energie, lepšieho dojazdu a kratších časov nabíjania.
S batériami SSB môžu výrobcovia automobilov konštruovať menšie a ľahšie batériové súpravy bez negatívneho vplyvu na vzdialenosť medzi zastávkami na nabíjanie, pričom tieto energeticky husté možnosti lepšie vyhovujú menším aplikáciám, ako sú motocykle.
Len pre zopakovanie vedy: Batéria s pevným elektrolytom nahrádza typický tekutý elektrolyt, ktorý sa nachádza vo väčšine elektrických vozidiel – vrátane lítium-iónových a iných súčasných druhov chémie – a nahrádza ho pevným elektrolytom. Alebo aspoň gélom, ako je to v prípade polovodičových batérií, ako napríklad v pripravovanom MG4.
Medzi bežné elektrolyty s pevným skupenstvom patria alternatívy na báze polymérov, varianty oxidov a dokonca aj riešenia na báze sulfidov, ktoré sa zdajú víťaziť v pretekoch o sériovú výrobu na základe rôznych faktorov.
Ale skôr, než sa príliš ponoríme do vedeckej lekcie, stojí za zmienku, že rozhovor o batériách s pevným elektrolytom sa dostal na povrch preto, lebo túto technológiu teraz skúma väčší počet uznávaných výrobcov automobilov.
„Za posledných niekoľko rokov došlo k prelomom v oblasti pevných elektrolytov, výrobného know-how a partnerstiev medzi začínajúcimi podnikmi a OEM,“ vysvetľuje Dr. Kieran O’Regan, riaditeľ pre rast v spoločosti About:Energy, ktorá sa špecializuje na dáta a modelovanie, aby pomohla urýchliť komercializáciu batérií.
„Trajektória sa podobá na skorú éru lítium-iónových batérií, kde trvalo udržateľný postupný pokrok, a nie jediný moment ‚veľkého tresku‘, poháňal komercializáciu,“ hovorí Dr. Kieran O’Regan, riaditeľ pre rast v spoločnosti About:Energy.
„Skutočné akcelerátory však môžu byť teraz na paralelných trhoch. Niektorí vývojári, ako napríklad Factorial Energy, sa zámerne zameriavajú na špecializované aplikácie, ako je prémiová spotrebná elektronika, letectvo alebo špeciálne vozidlá, aby preukázali svoju ekonomiku a spoľahlivosť pred úplným prechodom na automobilový priemysel,“ dodáva.
Spoločnosť Mercedes-Benz zaznamenala v práci spoločnosti Factorial skorý prísľub a nedávno absolvovala ohromujúcu cestu dlhú 749 míľ na jedno nabitie s prototypom EQS vybaveným lítium-kovovými batériovými súpravami s pevným elektrolytom od spoločnosti Factorial Energy.
Nemecký automobilový gigant zatiaľ preukázal, že tieto súpravy umožňujú až o 25 % väčší dojazd v porovnaní s rovnakou hmotnosťou a veľkosťou batérie štandardnej batérie EQS. Teraz ich už len musí byť schopný vyrábať vo veľkom.
Ďalšou kľúčovou výhodou technológie batérií s pevným elektrolytom je jej schopnosť rýchlejšieho nabíjania. Vďaka všeobecne vyššej iónovej vodivosti a väčšej tepelnej stabilite môžu inžinieri experimentovať s oveľa vyššími rýchlosťami nabíjania bez rizika tepelného úniku – alebo masívneho prehriatia, jednoducho povedané.
Spoločnosť Huawei tvrdí, že jej technológia SSB, ktorá „dopuje“ sulfidové elektrolyty dusíkom na zlepšenie výkonu, dokáže bezpečne nabiť 10 % až 80 % za menej ako päť minút, zatiaľ čo jej monštruózne energeticky husté súpravy by teoreticky mohli ponúknuť dojazd 1 800 míľ.
Toto je hraničná vec, ale kórejský výrobca batérií SK On, ktorý dodáva spoločnostiam Hyundai, Kia, Ford a Nissan a ďalším, tvrdí, že už má prototypy článkov s pevným elektrolytom, ktoré by mohli ponúknuť dvojnásobnú hustotu energie v porovnaní so súčasnými batériami pre elektromobily, čo by s ľahkosťou viedlo k dojazdu 600 míľ.
Podobne aj spoločnosť Mercedes-Benz si poistila svoje stávky spoluprácou s viacerými potenciálnymi dodávateľmi batérií, aby urýchlila zavedenie tejto technológie do jedného zo svojich pripravovaných elektromobilov.
Spoločnosť Farasis Energy, ktorú podporuje nemecká automobilka, tvrdí, že buduje pilotnú linku s výkonom 0,2 GWh pre nové batérie s pevným elektrolytom na báze sulfidov, pričom dodávky by sa mali začať do konca tohto roka.
To je relatívne malý úlovok vzhľadom na to, že najväčší čínsky výrobca batérií CATL v roku 2024 nasadil ohromujúcich 339,3 GWh, ale je to krok správnym smerom.
Práve tento mesiac vydala FIM (orgán, ktorý sa stará o motocyklové preteky) vyhlásenie, v ktorom uviedla, že jej priekopnícke preteky elektrických motocyklov Moto E budú do konca roka 2025 pozastavené – s odvolaním sa na slabú angažovanosť fanúšikov a obmedzený „rozvoj trhu s elektrickými výkonnými motocyklami“.
Bol to úder pre preteky a elektrické motocykle ako celok, ale nezabránilo to skupine VW Group, aby sa postavila na odpor. Na autosalóne IAA Mobility Show v Mníchove tento rok predstavila vysoko výkonný pretekársky motocykel V21L s batériou s pevným elektrolytom od spoločnosti QuantumScape a vlastnou spoločnosťou VW PowerCo.
Myšlienkou je, že táto batéria sa dokáže nabiť z 10 % na 80 % za niečo vyše 12 minút a vybíjať oveľa vyššou rýchlosťou pre lepší výkon, čo sa rovná väčšej podívanej na trati.
Ešte lepšie je, že tieto batérie SSB sú ľahšie a kompaktnejšie, no napriek tomu sa môžu pochváliť väčšou hustotou energie ako balenia, ktoré nahrádzajú, čo je v svete e-motoršportu výhra.
Ak sa táto technológia osvedčí na pretekárskom okruhu, mohla by sa preniesť do mnohých automobilových aplikácií vrátane ľahkých elektrických športových vozidiel, ktoré sa už dlho sľubujú, ale doteraz sa ich nepodarilo zrealizovať kvôli nadmernej váhe dnešných batériových súprav.
„Ďalším krokom je zlepšenie výroby a potom naháňanie nízkych nákladov lítium-iónových batérií. To odomkne pre spotrebiteľov radikálne odlišné zážitky,“ vysvetľuje Dr. Ian Campbell, generálny riaditeľ spoločnosti Breathe Battery Technologies.
„Pre inžinierov v oblasti EV to vytvorí úplne nový súbor vzrušujúcich softvérových výziev na simuláciu a správu novej chémie, takže každé riešenie bude pôsobiť skôr ako prelom než ako jemné doladenie,“ dodáva.
Hoci bola technológia batérií s pevným elektrolytom označená za skutočný zlom pre elektrické vozidlá, dostať sa do bodu nákladovo efektívnej sériovej výroby nie je jednoduchá úloha.
„Rozšírenie výroby z pilotných liniek aj na tisíce súprav ročne zostáva úzkym hrdlom,“ vysvetľuje Dr. Kieran O’Regan.
„Skok od článkov postavených v laboratóriu k automobilovým sadám s miliónmi kusov ročne sa ukazuje ako pomalší a nákladnejší, než sa pôvodne predpokladalo.“
„V priebehu nasledujúceho desaťročia môžeme očakávať viac demonštračných vozidiel a špecializovaných nasadení, než rozsiahle prijatie elektromobilov. Trajektória sa podobá na skorú éru lítium-iónových batérií, kde trvalo udržateľný postupný pokrok, a nie jediný moment ‚veľkého tresku‘, poháňal komercializáciu,“ dodáva.
Napriek tomu, že množstvo známych čínskych značiek tvrdí, že do roku 2026 budú mať sériovo vyrábané elektromobily s technológiou SSB, je pravdepodobnejšie, že budú obsahovať polo-pevný elektrolyt, čo je presne medzistupeň, ktorý naznačuje.
Používanie gélu namiesto čistej kvapaliny prináša množstvo výhod vrátane zvýšenej hustoty energie, rýchlejšieho nabíjania a vylepšení v oblasti bezpečnosti, ale nie sú to ohromujúce titulky, ktoré sme videli publikované.
Napríklad čínska spoločnosť MG uvedie koncom tohto roka na celom svete svoj nový model MG4 a sľubuje 333 míľ z jeho polovodiových balení batérií. Dojazd nie je oveľa vyšší, ako očakávame od dnešných prémiových elektromobilov, ale ide o auto, ktoré sa bude v Číne predávať za menej ako 14 000 dolárov (približne 11 000 libier / 21 000 austrálskych dolárov).
Technológia batérií sa zlepšuje takmer mesačne a každá generácia nových elektrických vozidiel ponúka lepší dojazd a pohodlnejšie rýchle nabíjanie. Je len otázkou času, kedy sa batérie s pevným elektrolytom stanú bežnými.
„V priebehu nasledujúcich piatich rokov by kombinácia úspechu na špecializovaných trhoch, verejno-súkromné financovanie a jasnejšie cesty dodávateľského reťazca pre pevné elektrolyty mohli konečne posunúť batérie s pevným elektrolytom z humbuku do dôveryhodného, postupného zavádzania v bežných elektromobiloch,“ dodáva Dr. Kieran O’Regan, riaditeľ pre rast v spoločnosti About:Energy. A to budú preteky, v ktorých sa nakoniec všetci majitelia elektromobilov budú cítiť ako víťazi.
