Efektivnější elektrody zajistí delší dojezd
Americká firma 24M vyvinula novou technologii baterií s efektivnějšími elektrodami, která díky bezkonkurenční hustotě energie nabízí až o 50 % delší dojezd elektromobilů. Na trhu by se novinka mohla objevit již za tři roky.
Základem nové technologie je inovativní systém ETOP (Electrode-to-pack), který oproti stávajícím řešením umožňuje dosáhnout razantní navýšení energetické hustoty. Oproti tradiční výrobě, kdy se baterie skládají z jednotlivých článků, které se poté propojují do větších modulů, jsou v případě ETOP elektrody akumulátoru obaleny tenkou polymerovou fólií a zabudovány přímo do modulu baterie. Tato inovace nahrazuje tradiční konstrukci li-ion baterií jejich přímou integrací do bateriové sady. Polymerové články jsou flexibilnější a umožňují výrobu baterií téměř v jakékoliv podobě, které lze přizpůsobit prakticky jakémukoliv tvaru či velikosti, napětí a konfigurací od 48 do 800 V, takže jsou snadno přizpůsobitelné různým aplikacím.
Podle tvrzení firmy 24M není systém ETOP omezen konkrétním chemickým složením článků, alternativně tato technologie umožňuje přechod na levnější lithium-železitý fosfát při zachování srovnatelného dojezdu.
Až 80 % objemu baterie
Zásadní předností novinky je, že přibližně 80 % objemu baterie tvoří elektrody, které tak mohou zabírat až 4/5 objemu sady, zatímco u běžných konvenčních baterií je to jen 30 až 60 %. To umožňuje umístit do stejného prostoru mnohem více energie, nebo ušetřit náklady použitím levnějších chemických složek bez obětování dojezdu. Výsledkem je tak nejen výrazně vyšší kapacita při stejném objemu, ale i nižší výrobní náklady. Vzhledem k tomu, že struktura ETOP baterií je hodně podobná současným typům, k jejich zavedení do výroby tak nejsou potřeba rozsáhlé investice. Velkým přínosem je i nižší spotřeba materiálu.
Typické li-ion baterie obsahují poměrně vysoký podíl neaktivních materiálů, které se nijak nepodílejí na ukládání energie, hlavně kovová pouzdra a plasty, jež slouží pouze jako komponenty pro konstrukci, což omezuje hustotu energie a zvyšuje náklady. Omezením těchto materiálů lze dosáhnout mnohem vyšší energetické hustoty, např. 75kWh NMC baterii běžnou ve středně velkých elektromobilech lze při stejném rozměru upravit na více než 100 kWh, čímž se dojezd zvýší o 33 %.
Kromě zvýšení hustoty umožňuje ETOP i zjednodušení výroby, protože utěsněné elektrody vyžadují nižší bezpečnostní tolerance. To zlepšuje výtěžnost a snižuje kapitálové výdaje na přesné montážní zařízení. Technologie podporuje flexibilní sériové a paralelní zapojení článků a umožňuje jejich sériové tvarování, čímž se snižují investice do tvarovacího zařízení.
Aktivní materiál v sofistikovaném obalu
ETOP minimalizuje obalové materiály a plýtvání prostorem, čímž přináší zásadní změnu ve výkonu. Nahrazuje tradiční konstrukci a maximalizuje hustotu energie, usnadňuje výrobu kompaktních, flexibilních a bezpečných vysokonapěťových baterií. Představuje tak revoluční příležitost pro výrobce elektromobilů, kterým umožní nabízet delší dojezd se stejným chemickým složením nebo stejný dojezd s nižšími náklady a bezpečnějším chemickým složením, obojí ve stejném prostoru. V podstatě se jedná o aktivní materiál v sofistikovaném obalu.
Tato technologie, jak uvádí výrobce, je už blízko zahájení sériové výroby, která by měla začít za dva roky. Nyní se testují první prototypy a systém je připraven pro výrobce, kteří jej mohou rychle a s udržením efektivity nákladů integrovat do stávajících procesů. Zaznamenává také velký zájem výrobců automobilů a na podzim už plánuje dodávky prvních prototypů.
Petr Kostolník
Foto: 24M
43
