Článek
Japonskou firmu TDK si zřejmě pamatuje spíše starší generace jako výrobce magnetofonových pásek a VHS kazet. Dnes už tato společnost vyrábí různé moderní elektronické součástky, jako třeba baterie pro americkou značku Apple. A právě u těch nově dosáhla významného průlomu.
Informace a záběry si můžete poslechnout i prohlédnout v úvodní videoreportáži.
Podstatně delší výdrže na jedno nabití by se zatím mohly dočkat chytré hodinky nebo také bezdrátová sluchátka. O technologii se ale mluví i ve spojitosti třeba s dojezdem elektroaut, kde by se také mohla novinka využívat.
Co firma oznámila a co platí
Společnost TDK minulé pondělí 17. června oznámila, že vyvinula nový typ materiálu pro baterii s pevným elektrolytem, které se jinak říká Solid-State Battery. Japonci až dosud používali vlastní typ z celokeramického materiálu zvaný CeraCharge. A právě u toho nyní představila novou generaci s hustotou energie 1000 Wh/l, tedy stokrát větší než u předešlé.
„Z toho, co se tam píše, to vypadá na obdobnou technologii, jenom má být lepší. Jsou to články s energetickou hustotou 1000 Wh na litr. Energetická hustota toho materiálu, taková sice může být, ale praktická a konečná celého článku bude značně menší než pouhý teoretický výpočet,“ mírní nadšení český odborník na bateriové články Václav Knap z Fakulty elektrotechnické (FEL) ČVUT. Baterie ale přesto znamená zásadní vylepšení.
Nová generace baterie s pevným elektrolytem z tohoto celokeramického materiálu je na bázi oxidu s lithiovou anodou, což umožňuje vysoký stupeň stability a tedy i bezpečnosti. A zároveň, tedy podle TDK, i větší schopnost ukládat elektrický náboj, což umožní zmenšení akumulátoru i prodloužení doby provozu zařízení – v tomto případě u nositelných zařízení, takzvaných wearables, kde nahradí současné nerezové knoflíkové baterie, které jsou v souladu s regulacemi Evropské unie.
„Velikost toho článku je čtyřikrát, třikrát jeden milimetr, to znamená, že to je opravdu velikost čipu, což opravdu není standardní velikost baterie. I klasické knoflíkové či mincové články – de facto nejmenší na trhu, jsou mnohokrát větší,“ dodává Knap.
Jak mohou nové baterie pomoci elektroautům?
Vzorky nového prototypu své baterie chtějí Japonci začít klientům dodávat od příštího roku, načež plánují už přejít i na sériovou výrobu.
Obecně baterie s pevným elektrolytem nabízejí lepší výkon a rychlejší nabíjení oproti současným lithium-iontovým bateriím, které fungují na principu kapalných elektrolytů.
„Objem těchto baterií by se měl rapidně snížit, protože v klasické struktuře máme dvě elektrody, které jsou zaplavené elektrolytem a mezi tím je separátor, aby se zařízení nezkratovalo. Tady bychom ten kapalný elektrolyt nahradili pevným a navíc nepotřebují separátor, takže bychom potřebovali mnohem méně místa a baterie by byly mnohem úspornější,“ popisuje rozdíly mezi lithium-iontovými články a těmi s pevným elektrolytem český odborník na baterie.
Právě u aut do zásuvky by tyto akumulátory tak mohly výrazně zvýšit dojezd a snížit hmotnost i cenu.
„A tím, že místo organického elektrolytu, který je hořlavý, a proto způsobuje bezpečnostní problémy, tak v tomto případě by problém odpadl a byly by stabilnější. Takže by měly být menší, a když zvažujeme energetickou hustotu, ať už na váhu nebo objem, tak by měly být výhodnější, bezpečnější a může to ovlivnit například i balení baterií, “doplňuje Václav Knap z FEL ČVUT.
Na lepších bateriích pracují velké značky
O vývoj nových baterií usiluje víc firem, jako třeba Samsung, Panasonic nebo LG. Nebo přímo výrobci a zpracovatelé baterií QuantumScape a SK Innovations, ale i NASA či samotné automobilky – Volkswagen, Mercedes, Honda a Toyota. Projekty za miliony dolarů podle už dříve zveřejněných plánů ale neopustí laboratoře dříve než v roce 2025.
Průlom u firmy TDK je tak vnímán jako další krok vpřed k technologii, která by mohla způsobit revoluci v ukládání energie. Masová výroba ale pořád čelí překážkám, a to zejména u větších rozměrů baterií.
„Problém článku s pevným elektrolytem a keramikou je hlavně ten, že jak se článek nabíjí a vybíjí, tak mění svůj objem a dochází k praskání, protože keramika není tak flexibilní, takže to ovlivňuje životnost a čím větší ten článek je, tím jsou ty změny větší a tím negativněji se to podepíše na životnosti. Takže jim to například může fungovat právě díky tomu, že je baterie tak malá, ale pokud by se snažili udělat větší, tak bych čekal, že tam narazí,“ reaguje na bateriovou novinku pro SZ Tech český odborník.
Keramický materiál, který zajišťuje stabilitu, je přitom problematický i tím, že je křehčí, což je zatím zásadní překážka pro výrobce rozměrnějších baterií do elektrovozů, ale i chytrých telefonů. Zatím může fungovat pouze jako náhrada zmíněných knoflíkových baterií u hodinek a bezdrátových sluchátek.
