Clanek pochazi z Welt.de
Čínský výrobce CATL překvapuje vysoce účinnou baterií. Otevírá nové možnosti pro e-auta a dokonce e-letadla. WELT ukazuje, které čtyři faktory jsou rozhodující v závodě o baterii budoucnosti – a které sny by se mohly splnit.
Elektrická revoluce pochází z Číny. Tento týden oznámil největší světový výrobce baterií CATL na autosalonu v Šanghaji nový typ „kondenzované baterie“ . Firma nezveřejnila detaily složení, ale údaj, který mezi odborníky vyvolal rozruch: v budoucnu by mělo být možné uložit 500 watthodin elektřiny na kilogram bateriového článku.
Současné modely přijdou maximálně na polovinu. Německý výzkumník baterií Maximilian Fichtner nazývá tento skok ve vývoji „neuvěřitelný“. "Takhle se plní sny."
Například to létání. Otevírá se „nový scénář elektrifikace“, píše CATL – elektrická letadla s bateriemi. Doposud na to byly skladovací nádrže příliš těžké. Zahájení výroby nových článků je naplánováno na letošní rok. Baterie pro elektromobily by v budoucnu mohly vážit jen 100 až 200 kilogramů místo půl tuny jako dosud.
Západní automobilky najednou vypadají staře, když se podíváte na inovativní skoky Číňanů. Už před veletrhem elektrizovaly automobilový svět zprávy o zahájení sériové výroby tzv. sodíkových iontových baterií – rovněž od CATL. Čínský výrobce Chery je první značkou, která tyto paměti zabudovala do určitých modelů. Zejména malá auta tak mohou výrazně zlevnit.
Podle finanční zpravodajské agentury Bloomberg stojí baterie elektromobilu v současnosti kolem 130 eur za kilowatthodinu (kWh) úložné kapacity. Za ID.3 od Volkswagenu s 62 kWh by za tuto cenu stálo kolem 8000 eur. Tím je auto dražší než benzín nebo nafta.
Ještě pořád. Náklady na baterie v posledních letech rapidně klesly. S výjimkou roku 2022, kdy zvýšené ceny komodit tento vývoj zpomalily. Nyní nové technologie pravděpodobně urychlí pokles cen.
V průmyslu se předpokládá, že za pár let cena elektromobilů klesne na úroveň spalovacích motorů a náklady na baterii klesnou pod 100 dolarů (93 eur) za kWh. Konzultační agentura Berylls očekává, že autobaterie budou do roku 2028 o třetinu levnější, a to díky snížení nákladů na výrobu a zlepšení struktury a konstrukce.
Hlavní impuls nepřichází ze Západu. "Asie je v současné době předním trhem s bateriemi a rychle se rozšiřuje," říká aktuální "Battery Monitor" z Technické univerzity v Cáchách. "Číňané primárně pracují na dalším snižování nákladů na varianty článků, které jsou již levnější, jako je fosforečnan lithný."
Pro baterii budoucnosti jsou rozhodující čtyři faktory:
Chemie: Lithium versus sodík
Kov lithium hraje v bateriích klíčovou roli, protože je lehčí než téměř všechny ostatní prvky. Obvykle je spojován se směsmi niklu, manganu a kobaltu. Problematické jsou tyto látky, zejména kobalt, který se v Kongu těží za nelidských podmínek.
V levnějších bateriích, jaké používá Tesla pro základní modely, jsou tyto kovy nahrazeny sloučeninami železa. Díky tomu je úložiště energie stabilnější a méně náchylné k poškození, ale na úkor dosahu.
Novinkou na trhu jsou sodíkové baterie, ve kterých místo iontů lithia migrují částice sodíku mezi kladným a záporným pólem. Vaše výhoda: Sodík je levný a všude dostupný, například v kuchyňské soli.
„Pokud sodíko-iontová baterie svými výkonovými hodnotami skutečně dožene lithium-železo fosfátovou baterii, pak bychom měli očekávat, že dojde k systémové změně,“ předpovídá Fichtner, který působí v Karlsruhe Institute of Technology (KIT ), mimo jiné výzkumy.
I měděnou fólii na záporném pólu sodíkové baterie lze nahradit levnou hliníkovou fólií. "Takže tato baterie má výhody v ceně, ceně a udržitelnosti," říká Fichtner. Nevýhodou je nižší energetická hustota: Lithiové baterie s niklem, manganem a kobaltem na kladném pólu mají v současnosti akumulační kapacitu 250 watthodin na kilogram, lithium-železo fosfátová zásoba 160.
V této oblasti by se v budoucnu mohly pohybovat i sodné baterie. Navzdory nové superbaterii CATL, která obsahuje lithium, by se tyto sloučeniny měly nadále používat, protože jsou mnohem levnější. To umožňuje levné malé vozy s kratším dojezdem. Sodíkové články jsou navíc výrazně méně citlivé než ty s lithiem. "Při minus 20 stupních Celsia má taková baterie stále zbývající kapacitu 90 procent, lithiové baterie mají ještě 70 procent," říká Fichtner.
Tvar: Více prostoru díky hranatému designu
Kulaté nebo hranaté – to je jakási otázka víry mezi výrobci automobilů. BMW a Tesla se rozhodly pro bateriové články, které připomínají značně zvětšené (válcové) domácí baterie. Volkswagen se rozhodl pro tvar velké bonboniéry (prizmatické) pro svou „jednotkovou buňku“, kterou najdeme téměř ve všech budoucích modelech.
Několik těchto článků je spojeno dohromady, aby vytvořilo moduly a poté zabudováno do baterie v masivním rámu - až dosud. Fichtner považuje tento návrh za zastaralý. Před pár lety došlo v Číně k průlomu v konstrukci článků, který vede k delšímu dojezdu, lepší kapacitě nabíjení a udržitelnějšímu složení.
„Baterie se již nestaví z malých částí, ale vyrábí se články velké jako podlahové desky. To znamená, že v baterii potřebujete podstatně méně obalového materiálu a spojovací techniky, šetří náklady a pojme více skladovacího materiálu,“ vysvětluje výzkumník. Čínští průmysloví giganti BYD a CATL již tyto „lopatkové“ články používají v sériových vozidlech. Cílem je dojezd více než 1000 kilometrů a doba nabíjení deset minut na 700 kilometrů.
Suroviny: nedostatek kovů
Problémem v nadcházejících letech se stane zásobování baterií. Protože je to známo, ceny na komoditním trhu v roce 2022 explodovaly. Lithium se například těží hlavně v Austrálii a Chile a rozšíření těžby a nový vývoj se plánuje po celém světě.
Protože ale vývoj neohrožuje držet krok s potřebami automobilek, snaží se firmy zajistit dodavatelskými smlouvami se surovinovými skupinami. „Lithia je na zemi dost, ale na trhu ho je málo. A nová ložiska mají před zahájením provozu přibližně deset let,“ říká Fichtner.
Podle propočtů Německé agentury pro suroviny, orgánu podřízeného spolkovému ministerstvu hospodářství, vzroste poptávka po lithiu do roku 2030 čtyřikrát až osmkrát. Pokud nabídka neporoste ve stejném rozsahu, pak „cíle stanovené pro globální pronikání e-mobility na trh... nemohly být plně realizovány,“ píší úředníci v aktuální studii.
Odborníci také vidí hrozící překážky v jiných materiálech, jako je nikl. „Protože se průmysl zaměřuje na zvyšování obsahu niklu v bateriích za účelem zlepšení výkonu, nedostatek niklu bude představovat nejkritičtější riziko,“ říkají výzkumníci RWTH. Takovéto prognózy nezahrnují skoky v inovacích, jako je „kondenzovaná baterie“ nebo lepší sodíkové články.
Recyklace: Vyrobte ze starého nové
Recyklované materiály v bateriích zatím nehrály žádnou roli. Například v případě lithia „obnovení zatím není ekonomicky životaschopné“, uvádí Německá agentura pro suroviny. „ Lithium-iontové baterie se však dají recyklovat a jsou k dispozici odpovídající procesy ve velkém měřítku.“ Odpovídající průmysl se rozvíjí zejména v Evropě . V roce 2030 by tři až devět procent poptávky po lithiu mohlo být pokryto z recyklovaného materiálu.
To bude také nutné, pokud Evropská komise uspěje se svou plánovanou směrnicí o bateriích. Počítá s minimálními procenty recyklace od roku 2035, například dvanáct procent pro nikl a deset procent pro lithium. Výrobci by také měli mít povinnost odebrat staré baterie. To je jeden z důvodů, proč společnosti jako Renault, Mercedes-Benz a Volkswagen budují recyklační závody.
Druhým je klima: „V závislosti na struktuře se emise CO 2 při výrobě bateriových článků aktuálně pohybují mezi 42 kilogramy ekvivalentů CO 2 na kWh v nejčistším případě a 142 kilogramy ekvivalentů CO 2 na kWh v nejhorším případě. “, uvedli odborníci z RWTH.
Přepočet různých typů emisí na ekvivalenty CO 2 je standardem v klimatických bilancích. Výroba velké baterie tedy generuje dobrých deset tun CO 2 , nejvíce při těžbě a rafinaci kovů. Podle výzkumníků bude drastického snížení „dosažitelné pouze tehdy, budou-li zavedeny recyklační technologie“.
Tags: Welt.de , clanek , baterie , CATL , sodik , sodik-iont , akumulator , autobaterie
