Volkswagen na Power day poodhalil tajomstvá budúcich batérií

Šéf vývoja batériových článkov a systémov spoločnosti Volkswagen Group Component Frank Blome odhalil na podujatí Volkswagen Power Day detaily súčasných batérií, ktoré automobilka používa vo svojich elektromobiloch, ale ukázal aj smer, ktorým sa bude uberať.

Úvodom objasnil rozdielne úlohy kladnej a zápornej elektródy pri  úspešnom prijímaní elektromobility spotrebiteľmi.

Blome uviedol, že záporná elektróda (anóda) je zodpovedná za časy nabíjania. Lepšia anóda vedie k rýchlejšiemu nabíjaniu, čo robí elektromobilitu atraktívnejšou pre tých, čo sa obávajú čakania na nabitie. Kladná elektróda (katóda) zas ovplyvňuje náklady a kapacitu batérie, ktorá súvisí s dojazdom.

https://www.youtube.com/watch?v=vdnRfNwj1Fg&t=701s

Li-ion batérie všetkých druhov používajú vo svojich anódach lítium, ktoré pri svojej ťažbe nevyvoláva toľko otáznikov, ako kobalt alebo nikel. Tieto kovy sa však tiež používajú v najrozšírenejších Li-ion batériách typu NMC (nikel-mangán-kobalt).

Keďže väčšina elektromobilov dnes používa články NMC, Blome ich použil ako porovnávací model s novými technológiami batérií, ktoré Volkswagen plánuje nasadiť. V hre sú najmä dva typy chémie – LFP (lítium-železo fosfát) a HI-MN s vysokým obsahom mangánu (a menším obsahom niklu). Podľa manažéra Volkswagenu je katóda NMC článkov zodpovedná za 40% nákladov na bunku a dojazd vozidla ovplyvňuje na 90%.

V porovnaní s článkom NMC je lítium železo fosfátová (LFP) batéria asi o 20 percent lacnejšia, no ponúka iba okolo 80 percent dojazdu. Blome však zdôrazňuje, že jej výhody sú nielen v cene, ale aj v stabilite a bezpečnosti.

Navyše objemová energetická hustota batérie sa dá zvýšiť pomocou konštrukcie cell-to-pack, kde sa články montujú priamo do celej  batérie, nie do jednotlivých modulov. Konštrukciu, ktorú používa napríklad čínska automobilka BYD, chce využiť aj Volkswagen.

Ďalším variantom je Li-ion batéria s vysokým obsahom mangánu, nie s obsahom niklu. Mangán je lacnejší kov ako nikel a rovnako ako LFP môže poskytnúť rovnakú kapacitu ako články NMC za približne 80 percent nákladov. Tieto batérie chce Volkswagen použiť pri lacnejších elektromobiloch.

Anódy v batériách ovplyvňujú dojazd len z jednej desatiny, ale majú podľa Bloma 100 percentný dopad na rýchlosť nabíjania. Väčšina anód Li-ion batérií je v súčasnosti vyrobená zo syntetického grafitu.

Volkswagen chce pridať do grafitu v anóde kremík. Takéto anódy v batériách už používajú high-end modely Porsche Taycan a Audi E-Tron GT. Vďaka tomu sa dokážu nabiť asi o 30 percent rýchlejšie a majú o 10 percent väčší dojazd oproti EV s konvenčnými Li-ion batériami.

Volkswagen však pri batériách smeruje ku „svätému grálu“, chce nasadiť Li-ion batérie s pevným elektrolytom (solid state battery), ku ktorým mieri aj Tesla a zrejme sa časom stanú v elektromobiloch štandardom. Ponúkajú oproti bežným NMC článkom vysokú bezpečnosť, vyššiu energetickú hustotu (to značí dlhší dojazd pri nižšej hmotnosti) a rýchlejšie nabíjanie. Nedostatkom je aktuálne vyššia cena, ale to by mohla hromadná výroba prekonať. Cena je jedným z dôvodom, prečo sa tieto batérie objavia najmä v top modeloch.

Batéria s pevným elektrolytom bude schopná nabiť sa za menej ako polovicu času, ktorý vyžaduje článok NMC, pričom ponúkne o 30 percent dlhší dojazd. Na prezentácii ako príklad uviedol Frank Blome elektromobil ID.4 Pro so 77 kWh batériou.

Batéria s pevným elektrolytom by sa v ňom dokázala za 12 minút nabiť na cestu medzi Los Angeles a Las Vegas, alebo z Lipska do Mníchova. Dnes to pri vysokorýchlostnom nabíjaní trvá 25 minút, ale Volkswagen chce do roku 2025 znížiť dobu nabíjania pri súčasnej technológii na 17 minút. To nevyzerá zle, hoci doma v garáži to bude stále o celonočnom nabíjaní. Na rýchle „energetické injekcie“ budú potrebné výkonné rýchlonabíjačky.