Až o 90 % levnější lithiové baterie připravuje japonský startup APB

• 23. 07. 2020
• Redakce

 

Prototyp celopolymerové baterie

Současné lithium-iontové (Li-Ion) baterie vydrží déle, mají větší kapacitu a jsou také o 85 procent levnější než před 10 lety. Přesto ale zůstávají vůbec nejdražší složkou například při výrobě elektromobilů, a brání jejich vyššímu rozšíření. Navíc, Li-Ion baterií mohou být v extrémních případech náchylné k vznícení.

Hlavní nedostatky Li-Ion baterií hodlá eliminovat nová technologie tzv. All-Polymer Batteries (APB), nebo-li celopolymerových baterií. Oproti Li-Ion mají APB být o 90 procent levnější a také bezpečnější. Za jejich vývojem stojí japonský vědec Hideaki Horie ze startupu APB Corp.

„Problém s výrobou lithiových baterií je skutečnost, že se zařízení vyrábí jako polovodiče,“ uvedl Horie v rozhovoru pro agenturu Bloomberg. „Naším cílem je vyrábět je spíš jako ocel.“

Nové materiály

Výroba jediného článku tradičních Li-Ion baterií je totiž velice náročný proces, který vyžaduje speciálně čisté místnosti, neustálou filtraci vzduchu, udržování stabilní vlhkosti a nespočet dalších opatření, která zabrání kontaminaci vysoce reaktivních materiálů.

Celé zařízení je přitom tak drahé, že si jej může nakonec dovolit pouze několik předních hráčů. Tedy například LG Chem, CATL nebo Panasonic.Horieho inovace by měla spočívat v tom, že nahrazuje klíčové komponenty baterií, jako jsou elektrody na bázi kovu a kapalné elektrolyty, polymerovou konstrukcí.

Horie dodává, že jeho nový postup výrazně urychluje a zrychluje celou výrobu, která by pak měla být snadná jako „namazat si chleba máslem“.Tato změna podle Horieho dramaticky zjednodušuje a zrychluje výrobní proces, jelikož umožňuje skládat na sebe desetimetrové pásy baterií (resp. bipolárních článků, u nichž kladnou a zápornou elektrodu propojuje a zároveň odděluje vrstva pryskyřice) pro zvýšení kapacity.

Díky konstrukci založené na pryskyřici jsou navíc baterie odolné proti vzplanutí v případě proražení. Vyšší bezpečnost i kapacitaV tradičních bateriích může proražení vést k proudovému nárazu v řádu stovek ampérů a teploty mohou vystřelit až na 700 °C. Horie v tomto směru uvádí, že čistě z fyzikálního hlediska jsou lithium-iontové baterie tím „nejlepším topným tělesem, jaké kdy lidstvo vytvořilo“.

Díky unikátní technologii umožňuje APB upravit výrobu až 10 metrů dlouhých pásů baterií, které na sebe mohou být skládány pro snadné navýšení kapacity. Baterie vyrobené na bázi polymeru by navíc měly být odolné vůči vzplanutí v případě poškození. Baterie společnosti APB totiž využívají takzvaný bipolární design, který výrazně omezuje riziko zkratů a požárů u konvenčních baterií, při kterých může teplota vzrůst až na 700°C.

„Vzhledem k mnoha incidentům je bezpečnost v současnosti prioritou celého průmyslu,“ uvedl Mitalee Gupta, starší analytik energetických úložišť z Wood Mackenzie.

„Tohle by mohl být zlom pro úložiště i aplikace v elektromobilně. Tedy za předpokladu, že bude společnost schopna se rychle zvětšit.“ Gupta tak zřejmě reagoval na nutnost rychle navýšit výrobní kapacity.

Zahájení výroby v roce 2023

V březnu vybrala APB od investorů osm miliard jenů (1,68 miliardy korun), což sice v kontextu konkurence představuje drobný obnos, postačuje však na vybavení továrny a spuštění produkce v příštím roce. Horie předpokládá, že se díky financím jeho výrobní hala do roku 2023 dostane na jednu gigawatthodinu kapacity.

Jenže ani technologie baterií APB není bezchybná. Polymery nejsou tak vodivé jako kovy a navíc mohou mít výrazný dopad na přenosovou schopnost baterie, jak pro Bloomberg poznamenal Menahem Anderman, prezident kalifornské společnosti Total Battery Consulting Inc.

Dalším problémem, který se vztahuje k bipolárnímu designu baterií, je sériové zapojení. To totiž komplikuje možnost jednotlivě kontrolovat modely baterií, jak dodal Anderman. Ten navíc položil otázku, zda budou úspory nákladů dostatečné, aby mohla technologie APB konkurovat zavedeným výrobcům.

Zakladatel společnosti připustil, že APB nemůže soupeřit s giganty, jako jsou Panasonic, jihokorejský LG Chem nebo čínský CATL. Místo automobilového sektoru se proto plánuje zaměřit spíše na stacionární baterie v budovách, kancelářích a elektrárnách. Hodnota tohoto trhu přitom podle odhadů společnosti Wood Mackenzie dosáhne do roku 2025 na 100 miliard dolarů (2,36 bilionu korun).