Pozrite si
Batérie s pevným elektrolytom (solid-state batteries, SSB) sa stali dlho sľubovanou a očakávanou alternatívou k súčasným Li-ion batériám s tekutým elektrolytom. Tie majú niektoré nevýhody, vrátane sklonu k požiarom pri mechanickom poškodení a nižšiu energetickú hustotu. Napriek mnohým avizovaným prielomom sú SSB batérie už dlho v štádiu „dva roky pred uvedením“.
Napríklad Toyota vlani pri ohlásení nového elektrického SUV pre európsky trh informovala, že plánuje do roku 2025 montovať do svojich sériových vozidiel batérie s pevným elektrolytom (takže to by sme mali nie dva, ale päť rokov).
Na druhej strane SSB batérie sú na tom podstatne lepšie ako komerčná riadená jadrová fúzia, ktorá sa už viac ako šesť desaťročí nachádza v štádiu „50 rokov do spustenia“. V prípade batérií sa ale možno blýska na lepšie časy, aj keď skúsenosti nás naučili správy z výskumu v tejto oblasti brať skepticky.
Tím z Čínskej univerzity vedy a technológie vyvinul nový materiál – lítium-zirkóniumchlorid, ktorý by mohol výrazne znížiť výrobné náklady lítiových batérií v pevnej fáze a urýchliť ich komercializáciu pre elektromobily. Nový materiál je nielen rádovo lacnejší ako iné elektrolytické materiály na báze chloridov, ale ponúka aj potrebný výkon, pričom zostáva stabilný.
Napriek zjavnému problému so škálovateľnosťou a nákladnou výrobou už niektoré automobilky technológiu SSB sľúbili, ale mnohé nakoniec svoje vyhlásenia korigovali. Napríklad spoločnosť Fisker ohlásila v roku 2017 prielom v batériách s pevným elektrolytom so schopnosťou extrémne rýchleho nabíjania, aby sa po niekoľkých rokoch projektu úplne vzdala.
Čínska automobilka NIO nedávno sľúbila, že v pripravovanom sedane ET7 bude mať k dispozícii 150 kWh batériu SSB, ktorá umožní dojazd 1 000 km. Neskôr generálny riaditeľ NIO vyhlásenie mierne upravil a batériu označil za „polotuhú“ kvôli prítomnosti tekutého elektrolytu.
Nový materiál testovaný čínskymi vedcami z Čínskej univerzity vedy a technológie pod vedením profesora Ma Chenga by mohol výrobu batérií s pevným elektrolytom urýchliť kvôli nízkym nákladom a komplexnému výkonu, uvádza sa v magazíne Nature Communications.
Štúdia s názvom „Cenovo výhodný a vlhkosť tolerujúci tuhý chloridový elektrolyt pre lítiové batérie“ popisuje vlastnosti nového materiálu lítium zirkóniumchloridu (Li2ZrCl6).
Suroviny potrebné na jeho syntézu sú o niekoľko rádov lacnejšie ako suroviny pre najmodernejšie chloridové tuhé elektrolyty, pritom Li2ZrCl6 dosahuje vysokú iónovú vodivosť (0,81 mS/cm pri izbovej teplote), deformovateľnosť a kompatibilitu s katódami triedy 4V. Li2ZrCl6 navyše vykazuje toleranciu voči vlhkosti bez známok jej absorpcie alebo degradácie vodivosti.
Výskumný tím bol zároveň schopný dosiahnuť náklady na suroviny 1,38 USD za m² pri hrúbke 50 mikrónov. Pre porovnanie, najnižšie náklady na elektrolyt v tuhom stave boli doteraz 23,05 USD/m², čo je takmer 17x viac. To je dôležité, lebo pevné elektrolyty v Li-ion batériách v realite budú mať potenciál úplne nahradiť tekuté elektrolyty, iba ak ich hromadná výroba dokáže konkurovať z hľadiska nákladov, aj výkonu.
Z tohto pohľadu je nový lítium zirkóniumchlorid nádejným materiálom, s predčasným optimizmom však buďme opatrní. Keďže hovoríme o výsledkoch výskumu, SSB batérie s elektrolytom Li2ZrCl6 v elektromobiloch zatiaľ nehľadajme.