Co byste měli vědět o bateriích v elektromobilech? Existuje více typů se svými pro a proti

U většiny moderních elektromobilů, pokud nepočítáme hrstku průkopníků využívajících technologii palivových článků generujících elektrickou energii z vodíku, najdeme v podlaze uloženou Lithium-ion baterii, pod tímto všeobecným označením se však ukrývají baterie s odlišnou chemií.

Pod označením Lithium-ion se nejčastěji ukrývají články s chemií typu NMC (Nikl-Mangan-Kobalt) a NCA (Nikl-Kobalt-Hliník). Aktuálně zřejmě nejpopulárnější jsou baterie s NMC chemií, které nabízejí vysokou energetickou hustotu, díky čemuž i menší baterie zvládne uložit více energie.

Kromě toho články NMC nabízejí také dobrý výkon i při nízkých teplotách, rychlé nabíjení, všestranné použití a také dobrou životnost, která podle současných poznatků dokonce překonává očekávání.

Baterie s touto chemií ovšem trpí na nižší tepelnou stabilitu, při poškození mohou vzplát a jejich obsah kobaltu znamená vyšší ceny i etické a environmentální otázky spojené s jeho těžbou. Baterie s NMC chemií dnes používá řada automobilek, jako BMW, Volkswagen, Tesla, Hyundai i Škoda, která jimi osadila modely Enyaq a Elroq.

Druhým podobným typem chemie používané v bateriích je NCA (nikl-kobalt-hliník), přičemž i tyto baterie nabízejí vysokou energetickou hustotu, vysoké nabíjecí výkony, dobré výkony při vysokých teplotách a dlouhou životnost.

Potýkají se však s vyšší cenou kvůli obsahu niklu a kobaltu, přičemž u obou těchto surovin jsou zdroje omezené a často se řeší jejich získávání. Bateriím také hrozí riziko přehřátí a ve srovnání s LFP (lithium-železo-fosfát) bateriemi, o kterých si ještě povíme, mohou mít nižší stabilitu.

Okrajově se pak zejména u starších elektromobilů můžeme setkat ještě s Li-Pol (lithium-polymer) bateriemi, které už se dnes ale příliš nepoužívají, neboť mají ve srovnání s ostatními typy baterií horší parametry a jsou nákladnější na výrobu.

Stále větší popularitu si však nyní získávají baterie typu LFP (lithium-železo-fosfát), které přinášejí několik zásadních výhod. Díky absenci drahých kovů jsou dostupnější, slibují výrazně vyšší životnost než NMC baterie (průměrně cca 2000 cyklů vs. 3000 až 5000 cyklů u LFP) a mají vysokou tepelnou stabilitu.

Díky menší náchylnosti k fyzickému poškození, přehřátí a vznícení jsou navíc LFP baterie považovány za bezpečnější, navíc neobsahují toxické těžké kovy, jsou snáze recyklovatelné a umožňují časté nabíjení až do 100 procent bez degradace, zatímco u běžných NMC článků se doporučuje nabíjet spíše do 80 procent jejich kapacity. Zabudované systémy v autě ovšem dohlížejí na bezpečné a pomalé nabíjení až do plné kapacity, aby nedocházelo k degradaci.

Ani LFP baterie však nejsou dokonalé. Ve srovnání s NMC a NCA bateriemi totiž mají nižší energetickou hustotu, což znamená, že pro dosažení srovnatelné kapacity a dojezdu musí být větší a těžší. LFP baterie mají také horší výkony při velmi nízkých teplotách a pomaleji se nabíjejí, stále však mají i při rychlonabíjení menší degradaci.

Díky kombinaci zásadních výhod, tedy nižších nákladů, delší životnosti a vyšší bezpečnosti, používá LFP baterie stále větší množství automobilek. Vcelku běžné jsou nejen u čínských výrobců elektromobilů (např. BYD), ale setkat se s nimi můžeme i ve vybraných modelech Tesla.

Vedle samotné chemie však vlastnosti baterie ovlivňuje i výrobce, který může různě upravovat poměry materiálů v bateriích a vliv může mít i samotný výrobní proces. Ve světě je však jen několik velkých dodavatelů, přičemž samotné automobilky často odebírají články z více zdrojů a samotný uživatel pak jen málokdy zjistí, kdo dodal baterii pro jeho vůz.

Většina automobilek dnes ovšem s napětím vyhlíží příchod zcela nové technologie, kterou je baterie s pevným elektrolytem (solid-state battery/SSB). Tato technologie baterií bude přelomová nejen pro elektromobilitu, ale obecně pro technologii akumulátorů.

Baterie s pevným elektrolytem totiž nabídne vyšší energetickou hustotu (až dvojnásobnou oproti současným lithium-iontovým bateriím), výrazně rychlejší nabíjení, delší životnost a také vyšší bezpečnost díky menší náchylnosti k přehřátí a vznícení.

Na vývoji baterií s pevným elektrolytem aktuálně pracuje řada automobilek, jako BMW, Toyota, Mercedes-Benz, VW, Ford i společnosti dodávající baterie, jako Solid Power, Samsung, TDK Corporation a další. Termíny zahájení výroby se přitom pohybují obvykle mezi lety 2025 až 2030.

Náklady na nové baterie však budou zřejmě vyšší, takže se jejich nasazení očekává nejprve v prémiových vozech. Jejich dojezd by přitom mohl vzrůst až k hranici 1000 kilometrů. Například Toyota ale plánuje v rámci vyšší dostupnosti nové technologie nasazení SSB baterií do hybridů, které tak rovněž nabídnou ještě lepší schopnosti.

Samostatným tématem kolem baterií v elektromobilech je jejich recyklace, která je další výzvou. V Evropě by mělo vzniknout několik recyklačních závodů, lokalizovaných poblíž továren vyrábějících automobily a baterie, které se mají zaměřit na získávání cenných kovů, jako lithium, kobalt, nikl a mangan z baterií s již nevyhovující kapacitou.

Některé projekty ovšem počítají s využitím baterií, jejichž kapacita už nevyhovuje nasazení v elektromobilech, ve velkých bateriových úložištích, kde mohou posloužit k vyrovnání výkyvů v energetické rozvodné síti.