Pozrite si
Austrálska spoločnosť Graphene Manufacturing Group (GMG) oznámila vzrušujúce výsledky testov výkonu hliníkovo-iónovej batérie nového typu. Dokáže sa nabíjať 10-krát rýchlejšie ako dnešné lítium-iónové akumulátory, pričom nevyžaduje žiadne chladenie.
Testovanie prototypov vo forme gombíkových batérií na Austrálskom inštitúte pre bioinžinierstvo a nanotechnológiu na Queenslandskej univerzite odhalilo ich mimoriadnu výkonovú hustotu až 7 000 W/kg.
Výkonová hustota charakterizuje, ako rýchlo sa článok dokáže nabíjať a vybíjať. Al-ion batérie v tomto smere prekonávajú súčasné Li-ion batérie s výkonovou hustotou 250 – 700 W/kg minimálne 10x. Lídrom v tomto smere sú superkapacitory, ktoré dosahujú približne 12 000 – 14 000 W/kg.
Pri elektromobiloch, ale aj pri mobiloch a iných prenosných zariadeniach je tento parameter zaujímavý z hľadiska schopnosti rýchleho nabíjania. Pri vybíjaní v týchto aplikáciách taký veľký okamžitý výkon nepotrebujeme.
Na druhej strane majú Al-ion batérie aj nevýhodu. Ich energetická hustota nie je zďaleka taká excelentná, ako tá výkonová a dosahuje 150 – 160 Wh/kg, teda asi 60% súčasných kvalitných lítium-iónových batérií. To by napríklad pri elektromobiloch poskytovalo kratší dojazd s rovnako veľkou batériou.
Lenže táto matematika je trochu zložitejšia a ukazuje sa, že Al-ion technológia dokáže svoju nižšiu energetickú hustotu čiastočne kompenzovať, keďže nepotrebuje chladenie pri nabíjaní, prípadne ohrev pri prevádzke.
Aj keď sa Al-ion akumulátory nabíjajú a môžu sa aj vybíjať enormnou rýchlosťou, neprehrievajú sa. Výkonný riaditeľ GMG Craig Nicol uviedol, že 20% kapacity Li-ion batérie v elektromobile sa využíva na jej chladenie. Pri 100 kWh batérii tak Al-ion technológia ušetrí asi 80 kg hmotnosti. Podľa energetickej hustoty na kilogram má batéria od GMG s rovnakou hmotnosťou ako 100 kWh Li-ion kapacitu len 60 kWh. Ale keďže spomenutých 80 kg článkov nemusí rezervovať na chladenie, zvýši sa disponibilná kapacita v prepočte na 72,8 kWh.
Možnosť podstatne rýchlejšieho nabíjania pritom redukuje obavy, že skončíte odstavení s prázdnou batériou. Ďalším benefitom je dlhá životnosť – 2000 nabíjacích/vybíjacích cyklov nemalo v podstate vplyv na zníženie výkonu, a v neposlednom rade je to vysoká bezpečnosť s mimoriadnou odolnosťou voči vznieteniu. Skutočnosť, že sa dajú lepšie recyklovať a nepotrebujú strategickú surovinu lítium, je už len čerešničkou na torte.
Zatiaľ to vyzerá, že Al-ion batérie majú viac argumentov pre, ako proti. Z iného uhla pohľadu však toľko optimizmu neprinášajú. Ich hlavný benefit – superrýchle nabíjanie – nie je aktuálne príliš využiteľný (možno s výnimkou mobilov).
Môžeme to ilustrovať na príklade Tesly so 100 kWh batériou, ktorá sa nabíja cez Supercharger s výkonom 250 kW. Za 15 minút dokáže dodať do batérie asi 60 kWh energie. Pri 10x rýchlejšom nabíjaní by musela nabíjačka disponovať výkonom minimálne 2,5 MW a pritom GNG tvrdí, že potenciálne môže vyvinúť články, schopné nabíjať sa až 60x rýchlejšie ako Li-ion.
Ak má blok našej jadrovej elektrárne v Mochovciach výkon 470 MW, utiahol by iba 188 takýchto supernabíjačiek súčasne, nehovoriac o nutnom prívode vysokého napätia, aby sa eliminovali straty.
Ďalším otáznikom je cena, ktorú GNG nijako nespresnila. Vzhľadom na to, že kľúčovou zložkou batérií je grafén, ktorého cena sa pohybuje okolo 100 USD za gram, určite bude oproti Li-ion technológii absolútne uletená. Tá totiž atakuje cenu 100 USD/kWh a za pár rokov klesne o ďalších 50%.
Nejasná je aj dostupnosť nových batérií, keďže GNG tvrdí, že do konca tohto roka bude vyrábať prototypy gombíkových článkov pre obmedzené zákaznícke testovanie. Zdá sa, že staré dobré lítium v elektromobiloch zatiaľ nekončí, naopak hľadá si vlastné cestičky na zlepšovanie parametrov.
Zdroj