Li-ion baterie jsou na trhu již 30 let. Proč je dosud žádná technologie nepřeválcovala?

Mít svoji elektroniku stále po ruce je v dnešní době samozřejmostí. Dopřávat si tohoto komfortu je však možné pouze díky lithium-iontovým bateriím. Ty slouží lidem již tři dekády. I přes překotný vývoj v chemickém průmyslu se nezdá, že by Li-ionky měly být v blízkých letech dominantně nahrazeny jinou technologií. Proč stále hrají klíčovou roli u moderních smartphonů i na prahu nástupu éry elektromobility? Na to ve svém komentáři odpovídá Radim Tlapák, ředitel internetového obchodu BatteryShop.cz.

Za otce dnešní lithium-iontové baterie – takzvané Li-ionky – jsou považováni Američan narozený v Německu John Goodenough, britsko-americký vědec Stanley Whittingham a Japonec Akira Yoshino. Díky jejich navazujícím výzkumům mohla v roce 1991 firma Sony Corporation uvést na trh první komerční lithium-iontový akumulátor, který revolučně proměnil podobu našich každodenních životů. Až v roce 2019 získala trojice za své bádání ohodnocení v podobě Nobelovy ceny za chemii.

Prvopočátky snah o sestrojení lithiové baterie však sahají do roku 1912 a jsou spojeny se jménem amerického chemika Gilberta Newtona Lewise. První komerčně dostupný produkt se na pultech objevil až o šedesát roků později. Tuto baterii ovšem ještě nebylo možné opětovně nabíjet. Zmíněný zádrhel na počátku devadesátých let úspěšně vyřešila již vzpomínaná firma Sony Corporation. Li-ionky pak brzy začaly prodávat i další firmy a tato nová technologie postupně nahradila zastaralé Ni-MH články.

Li-ionky stále kralují

Výdrž, hmotnost, životnost a cena. Kombinace těchto faktorů postupně učinila z Li-ionek volbu číslo jedna mezi akumulátory do přenosných elektrotechnických zařízení, ale i elektromobilů. V minulém roce vyrobila 77 procent lithium-iontových baterií Čína. Během čtyř let se však má poměr mezi asijským gigantem a zbytkem světa o něco srovnat díky plánovanému zvýšení produkce v Evropě.

Podobně jako u jiných technologií i v případě lithium-iontových baterií časem dochází ke zhoršení některých vlastností, zejména kapacity baterie. Na druhou stranu jsou nenáročné na údržbu a netrpí samovybíjením. Při správném zacházení vydrží mobilní baterie až 500 nabíjecích cyklů, což může být klidně pět let. Na snížení životnosti se neblaze podepisují výkyvy teplot. Li-ion baterie jsou rovněž poměrně křehké a v případě mechanického poškození či přehřátí se mohou vznítit či explodovat.

Náhrada zatím nepřichází

I přes nesporné kvality, kterými Li-ion akumulátory disponují, již podle některých odborníků tato technologie dosáhla svého maxima a je nasnadě se poohlížet po jiných řešeních. Zejména firmy investující do elektromobility si mnoho slibují od nové generace polovodičových solid-state baterií, které namísto tekutého elektrolytu používají elektrolyt pevný, například keramický či skleněný. To akumulátoru zajišťuje vyšší stabilitu a snižuje riziko vzplanutí či výbuchu. Nová technologie zároveň garantuje několikanásobně vyšší výdrž baterie a rychlejší proces nabití.

Australští vědci zase momentálně pracují na vývoji lithium-sírových baterií. O průlom ve světě akumulátorů se pokouší i řada asijských start-upových firem. Jedna z nich kupříkladu testuje celopolymerové baterie, které se mají obejít bez cenných kovů. Hodně se rovněž mluví o akumulátorech z grafenu, to je však materiál dosti nákladný. Před všemi zkrátka leží ještě řada technologických překážek. Může trvat klidně deset let, než se někomu podaří vyvinout produkt s odpovídajícími vlastnostmi, který bude vhodný k masové výrobě. Historie vývoje li-ionek ukazuje, že celý proces od nápadu až po uvedení na trh trvá desítky a desítky let. Li-ion baterie nás tedy pravděpodobně budou ještě nějaký čas provázet.