Battery500 predstavilo rekordné batérie. Sklamaním je životnosť

Battery500 je konzorcium vytvorené pod Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) a sponzorované americkým Ministerstvom energetiky (DOE) za účelom vyvinúť lítium-metalické batérie dosahujúce až trojnásobok energetickej hustoty – množstva energie v prepočte na 1 kilogram hmotnosti – oproti batériám, aké dnes nájdete v elektromobiloch.

Cieľom konzorcia je teda vyvinúť batériu so špecifickou energiou 500 watthodín na kilogram (Wh/kg) v porovnaní so 170-220 Wh/kg v súčasných batériách. Ak bude toto úsilie úspešné, a ono úspešné bude, pretože na ňom pracuje celý rad výskumníkov a inžinierov nielen z konzorcia Battery500, výsledkom budú menšie, ľahšie a lacnejšie batérie v elektromobiloch, či v záložných zdrojoch.

Náklady na batérie elektromobilov sa za posledných desať rokov znížili z viac ako 1 000 US dolárov za kilowatthodinu (kWh) na menej ako 200 USD / kWh. Ďalšou cestou na znižovanie nákladov je zvyšovanie energie článkov.

Vyššia špecifická hustota energie totiž vyžaduje menšie množstvo materiálov potrebných na rovnakú kapacitu batérie. Dvíhanie latky nad energetickú hustotu špičkových batérií s grafitovou anódou, ktoré dosahujú približne 220 Wh/kg, však nejde ľahko.

Lítium-metalické anódy dodávajú takmer 10-násobok úložnej kapacity grafitových anód, čo umožňuje oveľa vyššiu energiu článkov. Majú však dramatickú nevýhodu – ich životnosť končí zhruba pri desiatich nabíjacích cykloch. Pre elektromobily sú preto nepoužiteľné, keďže tam sa vyžadujú batérie so životnosťou aspoň 1000 nabíjacích/vybíjacích cyklov.

Konzorcium Battery500 vzniklo v roku 2016, aby vyvinulo anódové články Li-metal novej generácie s mernou kapacitou až 500 Wh/kg, ktoré by dosahovali praktické hodnoty životnosti.

V tíme vývojárov sú okrem iných odborníkov aj dvaja nositelia Nobelovej ceny za chémiu. Profesor Stanley Whittingham z University of Binghamton a profesor John Goodenough z University of Texas v Austine ju dostali v roku 2019 za prácu na lítium-iónových batériách.

Vytýčený cieľ ešte nedosiahli, ale najnovšie ohlásilo konzorcium úspech v podobe Li-metal batérií s energetickou hustotou 350 Wh/kg a životnosťou 350 cyklov, po ktorých klesne kapacita asi o 10%.

Podľa Green Car Congress vedci teraz skúmajú ešte silnejšie Li-metal katódy, ktoré by umožnili dosiahnuť 500 Wh/kg, ale zatiaľ použiteľné batérie k dispozícii nie sú.

Tesla ešte neprezentovala svoj „Deň batérií“, kde chystá nejaké prekvapenia, ale už skôr unikli informácie, že bude do svojich elektrických vozidiel montovať batérie so zníženým obsahom kobaltu a životnosťou „milión míľ“ (cca 1,6 milióna km), čo je z pohľadu EV „doživotie“.

Skeptici poukazujú, že honba za čoraz vyššou energetickou hustotou bez ohľadu na ostatné parametre je nezdravá. Súčasné najlepšie Li-ion batérie, aké zavádza aj Tesla, majú dostatočnú energetickú hustotu, aby zaistili elektromobilu dojazd 400-500 km na jedno nabitie, ba aj viac. Pri životnosti 4000 cyklov pritom môžu pokojne odslúžiť 15 rokov v aute a potom ešte rovnaký čas v úložisku energie.

Na druhej strane je tu technológia Li-metal, ktorá je so životnosťou 350 cyklov pre EV stále nepoužiteľná a k dosiahnutiu 1000 cyklov bude potrebné ešte veľa akademického, aj inžinierskeho úsilia. A aj potom možno po desiatich rokoch nasadenia v elektromobile skončí. V ideálnom prípade vo fabrike na recykláciu.