Plná nádrž elektřiny

Kalifornská společnost Sila bude dodávat společnosti Panasonic americký křemíkový prášek pro baterie elektromobilů, který by mohl odstranit obavy z dojezdu, zkrátit dobu nabíjení, a dokonce snížit závislost na Číně, píše v senzační zprávě internetový Wired.

Nabízí tak trochu reality do abstraktních bitev o slovíčka, která charakterizovala výroční konferenci OSN o klimatických změnách COP28 v Dubaji. To reálno představuje vyhlídka elektrického auta, které ztratilo všechny nevýhody proti benzínu, protože ujede na jedno nabití až 800 kilometrů (500 mil) a nabije se na 80 procent za deset minut. Prachatý Mercedes Benz vyhrožuje, že tím osadí už svůj nový model roku 2025.

https://www.wired.com/story/panasonic-powder-powered-silicone-ev-batteries/

Problém odpůrců grýndýlu spočívá v tom, že staré technologie, do kterých jsme tolik nainvestovali, ztrácejí konkurenceschopnost. Bojujeme jako lvi za prodloužení jejich životnosti – ale diplomatická vítězství v podobě oddálení termínu, dokdy to budou smlouvy tolerovat, narážejí na fakt, že zákazníci se nepřidávají. Volkswagen i Škodovka ztratily spoustu času ohlížením dozadu, a teď musí omezovat výrobu, protože poptávka po spalovacích motorech klesá.

https://www.autoforum.cz/predstaveni/prodeje-elektromobilu-v-nemecku-se-dale-propadaji-i-tesne-pred-dalsim-omezenim-dotaci-kralem-porazenych-je-skoda/

Nebyla to ztracená bitva, dokud spalovací motory dominovaly dojezdem a krátkým pobytem u pumpy. Pokud však někdo přišel na to, že tohle řeší mletý křemík, bude to brzy umět každý. Zpočátku to asi levné nebude, jinak by po tom nesahal Mercedes, závislý na své výlučnosti. Ono je to totiž trochu nano, kafemlejnek na to nestačí. Ale spousta zemí už není v nanotechnologiích nováčky, a Česko k nim patří.

Návod pro ty, kdo by si chtěli takovou baterku udělat doma:

Anodový prášek Titan Silicon společnosti Sila tvoří mikrometrové (tisícina milimetru) částice nanostruktur (o jeden až tři řády menší) křemíku a nahrazuje grafitovou anodu v tradičních lithiových bateriích. Uvedená výměna anody za černý prášek údajně nevyžaduje velké změny na výrobních linkách výrobců baterií.

„Trvalo nám 12 let a 80 000 iterací, než jsme se dostali do tohoto bodu," řekl o tom Gene Berdichevsky, spoluzakladatel a generální ředitel společnosti Sila. „Je to sofistikovaná věda."

Jak Wired připomíná, Berdichevsky začínal v Tesle v roce 2004, dokonce s průkazkou číslo 7. Věnoval se bateriovému systému pro Teslu Roadster, ale brzy z firmy odešel. Nějaký čas pokračoval ve studiu, a pak založil společnost Sila s Alexem Jacobsem, dalším bývalým kolegou z Tesly, a s Glebem Yushinem, profesorem materiálových věd na výzkumné Technologické univerzitě státu Georgia (Georgia Tech).

Už delší dobu je známo, že křemík uchovává desetkrát víc energie než grafit, takže použití křemíku místo grafitu pro anodu, která uvolňuje elektrony během vybíjení, může výrazně zlepšit energetickou hustotu baterie. Materiál však při opakovaném nabíjení bobtná a vzniklé trhliny radikálně snižují jeho životnost. Slepá ulička? Ne, řešení přinesly nanotechnologie.

„Titan Silicon je nanokompozitní materiál," vysvětluje Berdichevsky. "Je to jako rozinková buchta, kde rozinky jsou křemík a kolem rozinek je kyprá matrice tvořící velkou vnější slupku této částice. Slupka si udržuje svůj prostor, takže když se rozinky rozpínají, chléb se pohybuje do stran. Křemík tak není lešením uzamčen, to se přizpůsobuje expanzi."

Patentovaný proces, jak obklopit silikonové nanostruktury oním lešením, zahrnuje infiltraci silanem, což je plyn s molekulární strukturou jako má metan, jen má uhlík nahrazen křemíkem. Výsledný prášek se dodává výrobcům baterií.

Takže tak, alchymie je to úžasná. Nové baterky by měly prodloužit dojezd typického elektrického auta o 40 procent a zkrátit pobyt u nabíječky na dobu, která už se moc neliší od manipulace s benzínovou hubicí. „Ale tohle není všechno!“ (zvýšil by tlak teleshoping). Titan Silicon je pětkrát lehčí než grafit a zabírá jen polovinu jeho prostoru. Panasonic, který se ujímá výroby baterií Sila jako první, proto hodlá do roku 2030 nacpat do každého litru baterií celou kilowatthodinu, o třetinu víc než činí dnešní špička. 

Křemík je všude, není vzácný. To grafit ano. Podle poradenské Benchmark Mineral Intelligence, Čína těží 61 % světového grafitu a rafinuje 98 % hotového grafitového materiálu. V dosavadních lithiových baterkách tvoří grafit až 60 procent objemu. V Evropě třeba čínský grafit nevadí, ale v Americe by narazil na podmínky podpory z programu IRA, takže zákazníci by přišli o 7 500 dolarů daňové úlevy.

Berdishevsky prohlašuje, že jeho Sila už je schopna vyrábět ve velkém, a čeká, až se dokonči vývoj nových modelů u jejích příštích zákazníků. A pak jsou tu jiní, kteří jdou do něčeho podobného. Společnost Group14 Technologies zahájila výstavbu továrny, která bude vyrábět podobný prášek pro Porsche. Kalifornské společnosti OneD Battery Sciences a Amprius zase sázejí na křemíkové nanodrátky, které mají být méně náchylné k bobtnání než nanokřemíkové prášky. Společnost Enevate, rovněž z Kalifornie, namísto křemíkových nanočástic nebo nanodrátků nanáší křemíkové filmy v nanorozměrech přímo na měděnou fólii. Její křemíkové anodové baterie se již používají v elektrických motocyklech. Chicagský startup NanoGraf vyrábí pro anody materiál z oxidu křemičitého. Jeho anody se používají ve vojenské elektronice.

Vývojáři dalších chemických baterií se snaží zcela nahradit tradiční lithium-iontové baterie. Společnost Tesla již vyrábí automobily s lithium-železo-fosfátovými bateriemi. Toyota dráždí odborníky svými polovodičovými bateriemi. Čínské firmy vyvíjejí sodíkové technologie, které nevyžadují téměř žádné lithium, nikl ani kobalt. A Samsung SDI zdokonaluje baterie s vysokým obsahem manganu, zahlcuje nás Wired dalšími informacemi o revolucí v bateriovém průmyslu.

Úmrtní listy pro elektromobilitu letí do koše, jeden za druhým. Smiřme se s tím, že svět se změnil.

(zf)