Pozrite si
Hoci sa lítium-iónové batérie stále zdokonaľujú, pre niektoré aplikácie – napríklad leteckú dopravu – sú stále príliš ťažké a veľké. Inak povedané, ich omnoho nižšia energetická hustota v porovnaní s leteckým palivom predstavuje problém. Cestou, ako elektrifikovať aspoň menšie lietadlá pre regionálne lety a lietajúce aerotaxíky s kolmým štartom a pristávaním (VTOL), môžu byť batérie Li-metal.
Elektrické lietadlá by zároveň ukľudnili konšpirátorov, pretože nezanechávajú za sebou na oblohe kondenzačné stopy. Magazín Ars Technica rozoberal možnosti novej technológie batérií s Richardom Wangom, zakladateľom spoločnosti Cuberg, ktorá patrí do portfólia batériového koncernu Northvolt.
Mnohé nové technológie batérií síce sľubujú vysokú energetickú hustotu, ale majú problémy so stabilitou, prípadne výrazne kratšou životnosťou v porovnaní s existujúcimi Li-ion batériami. Spoločnosť Cuberg však oznámila, že lítium-kovová batéria, ktorú vyvíja, dosiahla stabilitu, konkurencieschopnú s existujúcimi lítium-iónovými batériami. Pritom aj po 700 nabíjacích-vybíjacích cykloch si zachováva 80 percent pôvodnej kapacity.
Bežné Li-ion batérie ukladajú lítiové ióny v štruktúre svojich elektród. Li-metal batérie namiesto toho len vytvoria vrstvu lítia na jednej z elektród, čo šetrí hmotnosť a objem. Na uloženie rovnakého množstva náboja postačí menšia a ľahšia batéria.
Súčasné Li-ion batérie majú energetickú hustotu v oblasti 270 Wh/kg, Li-metal článok založený na technológii Cuberg dosiahol 380 Wh/kg. To predstavuje nárast o 40 percent, čo je slušné zlepšenie.
Slabinou Li-metal batérií bola doteraz nižšia životnosť. Časť problému pochádza z nerovnomernej tvorby lítiových usadenín v priebehu viacerých nabíjacích cyklov. To môže viesť k vytvoreniu kovových dendritov, ktoré môžu poškodiť ostatné súčasti batérie a potenciálne spôsobiť elektrické skraty. Druhým problémom je vysoká reaktívnosť lítia.
Na prekonanie týchto neduhov použil Cuberg špeciálny elektrolyt na báze iónovej kvapaliny. Tvorí ju iónová soľ, ktorá sa roztaví pri izbovej teplote, do ktorej Cuberg primiešava ďalšie chemikálie (jednou z nich je éter), aby sa znížila viskozita a zlepšila stabilita.
Nezávislé laboratórium pri testovaní s cyklom jednohodinového vybíjania a dvojhodinového nabíjania, zistilo, že ešte po 670 cykloch mala batéria 80 percent pôvodnej kapacity. Bežné lítium-iónové batérie sa pritom testujú na životnosť 500 cyklov. Na druhej strane Tesla a ďalšie automobilky už pripravujú batérie, ktoré by mali vydržať až 5000 nabíjacích cyklov. To je z hľadiska životnosti elektromobilu v podstate „večnosť“ v podobe 2 miliónov najazdených kilometrov.
Wang povedal, že okrem elektrolytu väčšina materiálov v batérii boli štandardné komponenty, kompatibilné s rozsiahlymi výrobnými kapacitami, ktoré spoločnosť Northvolt buduje. Do roku 2025 by nové Li-metal batérie mohli byť komerčne dostupné.
Netreba sa však v tejto súvislosti tešiť na dlhšiu výdrž smartfónov, alebo notebookov. Northvolt sa nezameria na spotrebnú elektroniku, ani na elektromobily. Cieľovým segmentom má byť letectvo, ktoré má, ako sme už spomenuli, s Li-ion batériami problémy.
Jedným z dôvodov je aktuálne podstatne vyššia cena Li-metal batérií v porovnaní s Li-ion klasikou. Letectvo je zatiaľ menej citlivé na cenu a môže ťažiť z vyššej energetickej hustoty Li-metal batérií.
V pláne sú elektrifikácie malých prímestských lietadiel pre menej ako 10 pasažierov a VTOL lietadiel. Ani zásadne vylepšené batérie však zďaleka nepribližujú elektrifikáciu veľkých dopravných lietadiel, aké lietajú na medzinárodných trasách.
Kritickým miestom je zatiaľ rýchlosť nabíjania Li-metal batérií. Tú podľa Wanga Cuberg ešte potrebuje zlepšiť. Súčasné články sa nabíjajú dve hodiny pri zachovaní primeranej životnosti. Letecké spoločnosti však majú časy údržby a odbavenia lietadiel v rozsahu asi pol hodiny. Na takýto interval bude potrebné skresať čas nabitia batérií v elektrickom lietadle. Inteligentné nabíjacie protokoly by to však mohli zvládnuť.
Zdroj