Jaké jsou nejnovější trendy v technologii akumulátorů?

Pokroky, kterých v posledních letech dosáhla technologie akumulátorů, se projevily raketovým růstem elektromobility. Jaké jsou ale další velké trendy a inovace v oboru a co budou znamenat pro těžká nákladní vozidla?
 

Akumulátory hrají v celém konceptu elektromobility zásadní roli, a každé jejich zlepšení, ať se týká výkonu, ceny, nebo spolehlivosti, proto urychluje elektrifikaci dopravy. V relativně krátké době již bylo dosaženo významného pokroku.
 

Jak se vyvíjela technologie akumulátorů

První komerční lithium-iontové baterie byly uvedeny na trh v roce 1991, ale jejich cena a kapacita omezovaly jejich použití na spotřební elektroniku. To se však rychle změnilo, když jejich cena prudce klesla a tím se zanedlouho staly reálnou alternativou pro osobní automobily a později i pro těžká nákladní vozidla. Od roku 2010 se náklady snížily z 1 400 USD za kilowatthodinu až na 140 USD za kilowatthodinu v roce 2023 – snížení o 90 %.

Hlavní průlom nastal s vynálezem LCO (lithium-kobalt-oxidových) baterií v roce 1980 a s revoluční změnou spočívající v použití lithiových katod. Tím se okamžitě zdvojnásobila energetická hustota stávajících baterií. Od té doby se jednotlivé chemické koncepce baterií neustále vyvíjely a průběžně zlepšovaly dosažitelnou energetickou kapacitu, životnost, bezpečnost i výkon.

V roce 2001 jsme byli svědky vývoje NMC (nikl-mangan-kobaltových) baterií, které si rychle získaly oblibu v automobilovém průmyslu díky své schopnosti nabídnout mnohem vyšší hustotu energie a dobrou tepelnou stabilitu. Nyní však v tomto odvětví začínají dominovat baterie LFP (lithium-železo fosfát). Mají sice nižší hustotu energie než baterie NMC, ale nabízejí vyšší bezpečnost, delší životnost, nižší náklady a jsou šetrnější k životnímu prostředí. 

Na jaké nové technologie akumulátorů se můžeme těšit v nadcházejících letech?

Vyvíjí se mnoho nových technologií: Pokud jde o zvýšení hustoty energie, vkládají se velké naděje do baterií s pevným elektrolytem. Ty nahrazují kapalný elektrolyt pevnými materiály, především keramikou nebo pevnými polymery, což umožňuje uložit více energie do menšího a lehčího akumulátoru. To by prodloužilo dojezd elektrických nákladních vozidel. Při použití pevného elektrolytu se však oproti tekutému elektrolytu zvyšuje rezistivita akumulátoru. V současné době tedy existují problémy, pokud jde o rychlost nabíjení a snižování výkonu v průběhu času. Tato technologie nicméně nabízí velký potenciál vyřešit nedostatky lithium-iontových akumulátorů a její vývoj nadále pokračuje. Toyota si například stanovila cíl zahájit komerční výrobu elektromobilů vybavených akumulátory s pevným elektrolytem do roku 2027.

Dalším trendem, který řídí vývoj baterií, je potřeba levnějších a udržitelnějších řešení. Zde představují slibnou možnost sodík-iontové akumulátory. Dnes mají přibližně poloviční hustotu energie než lithium-iontová baterie, ale také stojí zhruba poloviční cenu, takže tato technologie by mohla být dobrou volbou pro aplikace s nižšími energetickými nároky. Vzhledem k tomu, že obsahují sodík, který patří mezi nejlevnější a nejsnáze dostupné materiály na planetě, je jejich dopad na životní prostředí mnohem menší než u lithium-iontových akumulátorů.

Jaké technologie akumulátorů se budou používat v těžkých elektrických nákladních vozidlech?

Hlavním úkolem je snížit náklady na elektrická nákladní vozidla a právě k tomu podstatně přispěje vývoj levnějších akumulátorů. Požadavky majitelů nákladních vozidel se však liší i podle způsobu využití vozidla. Pokud jde o nákladní vozidla pro dálkovou přepravu, usilujeme o dosažení stejné flexibility provozu, jakou nabízí nákladní vozidla na naftu. Brzy budou k dispozici elektrická nákladní vozidla s dojezdem až 600 km. Pokud však potřebujete jet na delší vzdálenosti, často musíte během dne zastavit a dobít: a to může trvat až několik hodin, než budou k dispozici možnosti rychlého nabíjení. 

Myslím, že v tomto odvětví nás čeká určitá diverzifikace a pro určité kategorie přepravních zakázek se budou využívat různé technologie akumulátorů. Možná uvidíme, že sodík-iontové baterie se budou stále častěji používat na kratší jízdy, kde jsou energetické nároky relativně nízké, třeba při rozvážce po městě. Naproti tomu akumulátory s pevným elektrolytem budou nasazované do elektrických nákladních vozidel v dálkové přepravě – za předpokladu, že se v budoucnu dočkáme průlomu i v této technologii. 

V každém případě probíhá intenzivní výzkum a vývoj těchto technologií. Celá řada subjektů po celém světě, od technologických firem přes průmyslové výrobce až po veřejné instituce, výrazně investuje do vývoje a zlepšování akumulátorových technologií. Nemusíme sice zažít přímo skokové pokroky, jako byla první lithium-kobalt oxidová baterie, ale i nadále budeme svědky postupného vývoje a zlepšování této technologie v čase.

Máte-li zájem o další informace o akumulátorech pro elektrická nákladní vozidla, můžeme vám doporučit článek 7 běžných mýtů o akumulátorech elektrických nákladních vozidel. Další informace o repasování starých akumulátorů, které snižuje jejich celkový negativní dopad na životní prostředí, najdete v článku Druhý život pro akumulátory nákladních vozidel.