Krok vpřed ve vývoji baterií pro elektromobily

Současné 21. století je zcela nepochybně érou rozvoje a budoucí dominance elektromobility. Vozidla na elektrický pohon představují významný krok na cestě k úplnému opuštění fosilních paliv. Sektor automotive aktuálně potřebuje především bezpečné a efektivní baterie, aby se mohl dále rozvíjet směrem k ekologicky šetrnému silničnímu provozu.

V kombinaci s obnovitelnými zdroji energie mohou elektromobily v příštích padesáti letech umožnit snížení produkce emisí prakticky na nulu a tím přispět k zastavení klimatické změny.

Aby však mohly plně konkurovat vozidlům se spalovacími motory, musí technologie pro eletromobilitu projít ještě řadou změn. V médiích se čas od času objevují příběhy o samovznícení nebo výbuchu lithium-iontových baterií, a to rozhodně nedělá elektrickým autům dobré jméno. Na eliminaci tohoto problému se zaměřil vědecký tým z univerzity v japonské Jokohamě ve spolupráci se společností Sumitomo Electric Industries.

Tradiční Li-ion baterie jsou hořlavé a výbušné

Běžné lithium-iontové baterie využívají pro svoji funkci organická rozpouštědla. Tyto látky jsou samy o sobě agresivní, ale největší riziko představuje jejich hořlavost a výbušnost. K zahoření akumulátoru může dojít kvůli chybě v elektronice, která se stará o dodržení správné kapacity nabíjení. Při překročení bezpečné hranice nabití se může baterie přehřát a vznítit.

Častější je ale požár od akumulátoru po nehodě. Pokud se oheň objeví bezprostředně po nárazu, posádka mívá dostatek času na opuštění vozidla (jsou-li toho účastníci nehody schopní), protože baterie v elektromobilech jsou chráněné pevnou a odolnou schránkou. Podle zkušeností českých hasičů není požár elektromobilu v prvních okamžicích po nehodě o nic horší, než u auta se spalovacím motorem a nádrží plnou benzínu nebo nafty.

Skutečný problém představuje tendence akumulátorů opětovně se po uhašení vznítit. Chemická reakce uvnitř baterie může trvat velice dlouho a dokonce umožňuje hoření i pod vodou. Ke vzplanutí může také dojít i s několikadenním zpožděním po autonehodě.

Voda jako bezpečný elektrolyt v bateriích

Japonští vědci s účastí svých německých kolegů vyvinuli novou technologii akumulátorů pro elektromobily, která využívá jako elektrolyt vodu. Tím odpadá nutnost plnit baterie nebezpečnými organickými rozpouštědly a riziko požáru nebo exploze se stává minulostí.

Aby baterie na vodní bází dosahovala potřebného výkonu, použil vědecký tým revoluční materiál pro zápornou elektrodu. Tradičně se při její výrobě používá kobalt, případně mangan. Nově vyvinutá katoda je tvořena metastabilními nanočásticemi oxidů na bázi molybdenu a umožňuje efektivní fungování v prostředí vodního elektrolytu.

Prodloužení životnosti Li-ion baterií

Kromě bezpečného provozu poskytuje nová technologie akumulátorů i další zásadní výhodu, a tou je vysoká životnost. Zatímco konvenční lithium-iontová baterie přestane být použitelná po absolvování maximálně 1200 nabíjecích cyklů, nový typ akumulátoru spolehlivě fungoval i za hranicí 2000 dobití. Ztráta kapacity přitom byla jen necelých 30 %.

Vzhledem k limitovaným světovým zásobám lithia by mohla být delší životnost baterií pro elektromobily rozhodujícím faktorem. Pro nový typ baterie se plánuje uvedení na trh do tří let.