Elektroauta bez lithia? Čínští baterkáři předbíhají zbytek světa

Největší světový výrobce baterií, čínská společnost CATL, přišla v polovině dubna s oznámením, že bude dodávat do elektromobilů baterie, které se v automobilech nikdy předtím neobjevily.

Oznámení přišlo ve velmi lakonickém tweetu s minimem informací. Postupně se objevovaly další podrobnosti, a tak víme, že nezvyklé baterie budou v automobilech společnosti Chery Auto. Konkrétně to bude v nové řadě, jejíž název do jisté míry symbolizuje, jak se čínský přístup k duševnímu vlastnictví od toho našeho liší – nové vozy totiž ponesou údajně označení iCar.

To ovšem nechejme právníkům a věnujme se technické stránce. Energie pro pohon vozu by totiž měla dodávat baterie, ve které je místo lithia možné najít sodík. Tento velmi reaktivní a lehký kov nemá sice úplně stejné vlastnosti jako lithium, ale dlouhá desetiletí už se ví, že z něj je možné postavit dobrou baterii.

Lithium se ovšem z řady důvodů ukazovalo jako výhodnější a sodíkové baterie se nikdy masového rozšíření nedočkaly. Dokud se ovšem Čína nerozhodla situaci změnit.

V únoru představil dosud poměrně neznámý výrobce baterií Hina Battery tři typy sodíkových baterií a oznámil partnerství s automobilkou JAC. Testovací vozidlo založené na modelu Sehol EX10 (Sehol je společná značka společností JAC a Volkswagen Anhui) by už mělo jezdit a chystá se na trh. V březnu pak společnost Farasis Energy oznámila, že bude dodávat sodíkové články společnosti JMEV.

Že k průlomu došlo právě v této části světa, se dalo očekávat. Asie, a především právě Čína, jsou naprosto jednoznačnou jedničkou ve výrobě baterií. V roce 2022 země podle Bloombergu vyprodukovala 77 procent celkově vyrobených lithium-iontových akumulátorů (přesněji 77 procent celkově vyrobené kapacity). Nikde jinde není tolik odborníků, kteří o bateriích, a především jejich výrobě, vědí tolik.

I když se Evropa i Spojené státy v posledních letech snaží náskok největší asijské ekonomiky srazit, projekce říkají, že to půjde pomalu. Agentura Bloomberg odhaduje, že v roce 2027 bude Čína stále produkovat 69 procent celosvětové kapacity lithiových baterií. A to i přesto, že celkové množství baterií by mělo vyrůst zhruba desetinásobně, tedy prakticky o řád. Nové továrny se budou stavět všude – ale nejvíce právě v Číně.

Kdyby byly okolnosti jiné, dávalo by v takové situaci smysl, aby se čínské společnosti soustředily na udržení dominance právě v lithiových bateriích. Ale není tomu tak a hlavní důvod je prostý: obavy z nedostatku lithia.

Trh s bateriemi roste tak rychle, že v příštích letech (a možná i desetiletích) bude tohoto jinak nepříliš užitečného kovu na trhu nejspíše málo. Bloomberg nedávno na základě sebraných odhadů odborníků v oboru přišla s odhadem, že trh s lithiem by mohl růst o 20 procent ročně. Což je pětkrát rychleji, než jak je běžné u obdobných komodit, například u mědi.

Růst cen nepochybně není nevyhnutelný a nebude ani neustálý. Od roku 2017 do loňského listopadu ceny lithia vzrostly čtyřnásobně – aby pak klesly o dvě třetiny. V roce 2023 se až do 20. dubna nenašel jediný den, kdy by cena lithia (respektive cena uhličitanu lithného, se kterým se obchoduje) stoupala. Situace tedy není pro výrobce vždy nepříznivá, je ovšem nepředvídatelná a nejistá.

Nevýhodou z pohledu Pekingu je i to, že Čína nemá dostatečné domácí zásoby tohoto prvku. Čína přímo těží v posledních letech zhruba 13 procent světového lithia. Má ovšem zdaleka největší zpracovatelské kapacity na světě. Zhruba 60 procent světového lithia se přepracovává právě v Číně, a jak jsme už viděli, v zemi se pak vyrábí drtivá většina všech vyrobených článků.

Čínské společnosti jsou tedy závislé na dovozu a situaci na světovém trhu. Aby nejistotu snížily a zajistily si výhodné postavení pro další tempo rozvoje, čínské firmy mohutně investují do získání lithiových těžebních kapacit v zahraničí. Dělají prostě vše pro to, aby lithia měly více.

Druhou možností je samozřejmě udržet poptávku po lithiu na uzdě. V případě jiných materiálů pro baterie to šlo. Množství například niklu či kobaltu se snižuje a pravděpodobně bude i nadále snižovat. Lithium je ale naprosto nezbytné a nenahraditelné, elektromobily bez něj nevyrobíte. A tak se nejen v Číně, ale v Číně zřejmě nejintenzivněji, hledá možná náhrada, či spíše náhrady.

Na konci minulého roku byla například v Číně uvedena do provozu největší tzv. průtočná baterie na světě. V té se místo lithia využívá vanad, což je kov také relativně hojný, po kterém obecně není velká poptávka. Ovšem průtočné baterie se od těch lithiových v mnoha ohledech opravdu výrazně liší. Sodíkové jsou jim mnohem bližší, což je nezanedbatelná výhoda.

Údajně je například možné vyrábět oba typy technologií ve stejném závodě s využitím stejných linek (alespoň tedy částečně). To alespoň tvrdí zástupci společnosti CATL, která se vývoji sodíkové technologie začala ve větším měřítku věnovat pouze před několika lety.

Nedávno údajně dokončila svou první velkou linku na produkci sodíkových článků, která by se měla brzy rozběhnout: „Jsme připraveni je průmyslově vyrábět,“ potvrdil pro NY Times zástupce výzkumného ústavu CATL během rozhovoru v sídle společnosti v čínském Ning-te.

O tom, jak bude přesně nový produkt vypadat, zatím nevíme dost. Podle dosavadních vyjádření se zdá, že možná půjde o baterii kombinující osvědčené lithiové články se sodíkovými v jedné sadě. Firma tvrdí, že tak dokáže vhodně skloubit žádoucí vlastnosti obou typů.

CATL přitom není jedinou čínskou firmou v oboru. Podle analytické společnosti Benchmark Minerals v současnosti už běží, staví se nebo se pouze připravuje 28 větších závodů na sodíkové baterie. A prakticky všechny, s výjimkou doslova několika mála linek, jsou v Číně.

Během příštích několika let se tedy v Číně vyrobí téměř 95 % světové kapacity na výrobu sodíkových baterií. Výroba lithiových baterií bude v té době stále mnohonásobně vyšší než výroba sodíkových baterií. Sodík je z tohoto pohledu teprve na začátku možného boomu.

Proti lithiu má sodík z hlediska výrobců jednu hlavní výhodu: je levný a hojně dostupný. Pro představu, sodík je údajně šestým nejrozšířenějším prvkem v zemské kůře. Tvoří přibližně 2,6 procenta zemské kůry. Lithium je mnohem vzácnější, jeho podíl na složení zemské kůry se odhaduje na několik tisícin, zhruba 0,002 až 0,007 procenta.

I do těžby sodíku by se muselo samozřejmě nejprve investovat. Více než 90 % prokázaných světových zásob snadno vytěžitelného uhličitanu sodného, hlavního zdroje sodíku, dnes připadá na USA. Velké ložisko se nachází například ve Wyomingu, a hlavní využití je ve sklářském průmyslu.

Ale to je řeč pouze o známých a prozkoumaných nalezištích. Na Zemi bude určitě spousta jiných slibných zdrojů sodíku, které prozatím nikomu nestály za námahu. Což by případný úspěch sodíkových elektromobilů mohl samozřejmě změnit. V praxi přitom nejde o úplně špatnou náhradu za lithiové baterie. Výrazně lépe například snášejí nízké provozní teploty. Snášejí relativně dobře i teploty kolem -20 °C, což je zcela mimo komfortní zónu „lionek“.

O použití v elektromobilech se může u tohoto typu uvažovat hlavně proto, že baterie zvládnou pojmout poměrně velké množství energie. Teoreticky maximální možná hodnota je až 792 Wh/kg. To je téměř dvakrát tolik, než kolik činí teoretické maximum Li-on baterií. To jsou ovšem teoretické hodnoty.

V praxi jsou dnešní lithiové baterie v tomto ohledu výrazně lepší než sodíkové. Sodíková CATL baterie, která se má používat v prvních elektromobilech, má hustotu kolem 140 Wh/kg. Lithiové baterie třeba u novějších typů Tesly mají hustotu prakticky dvojnásobnou, kolem 300 Wh/kg.

Ovšem pokud by sodíkové baterie byly výrazně levnější, nad nižšími výkony by především méně majetní automobilisté jistě rádi přimhouřili oči. Ostatně, ono se právě to v určité míře děje už dnes. Například výrobci dávají do levnějších modelů svých vozů jiné baterie než do těch „prémiových“.

Pro levnější základní modely se využívají ve stále větší míře lithium-železo-fosfátové baterie, tzv. LFP. Nejprodávanější čínský elektromobil, Wuling Mini za pouhých 4500 dolarů (cca 100 tisíc korun), používá právě LFP články od čínských výrobců (např. Hefei), do svých nejlevnějších modelů je v Číně dává i Tesla (a dodává jí je CATL).

Sodíkové články a baterie nejsou pochopitelně ve všem lepší než lithiové. Sodík je stejně jako lithium velmi nebezpečný materiál, který na vzduchu okamžitě hoří. S bezpečností to tedy také není ideální.

Hlavní problém technologie ovšem není v tom, že by byla nebezpečná pro hasiče – je příliš nebezpečná pro investory. V praxi se zatím prakticky nevyzkoušela a sodíkových baterií je na světě pár. Lithiové už jsou dobře známé, a i když mají své chyby, nakupující už ví, co od nich mohou očekávat: vědí že jim při správném managementu opravdu mohou vydržet v provozu roky.

Sodík je zatím velkou neznámou. Právě trvanlivost sodíkových baterií byla jejich největší nevýhodou. Vývoj materiálů, které by snesly tisíce nabíjecích a vybíjecích cyklů byl obtížný. Je velmi dobře možné, že první generace těchto baterií nesplní očekávání a jejich složení se bude ještě poměrně výrazně měnit a upravovat. Ostatně ani u lithiových článků se vývoj nikdy zcela nezastavil a stále je co zlepšovat.

Možnosti sodíku jsou ale čím dál slibnější. Pokud ceny lithia budou poskakovat tak divoce jako v minulých letech, vábení levnější náhrady časem investoři neodolají. Zatím to vypadá, že největší chuť pustit se do tohoto rizika mají čínské peníze. A zbytek světa jim za 10 let možná bude trpce závidět.