Středa 21. října 2020, svátek má Brigita
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Středa 21. října 2020 Brigita

Musk slibuje levnější baterii bez přehřívání. Změnil jí kontakty

  14:28
Velké plány má Elon Musk a automobilka Tesla, kterou založil. Se svým týmem se snaží zlevnit a zefektivnit bateriová úložiště, aby mohl být jejich elektromobil levnější, měl větší dojezd a rychleji se dobíjel. Dosavadní výsledky a budoucí plány ukázala Tesla na setkání s investory nazvaném Battery Day.

Pohled shora na strukturu nového článku, kterým chce Tesla zjednodušit a zlevnit výrobu a zároveň zvýšit rychlost nabíjení elektromobilů. | foto: TeslaTechnet.cz

V době covidové pandemie se firmy pokoušejí najít různé způsoby, jak prezentovat své novinky širšímu publiku. Elon Musk se rozhodl na letošním setkání s investory automobilky Tesla využít otevřený prostor, kde se u pódia shromáždili účastníci sedící ve svých automobilech. 

Velké očekávání, které bylo vyvoláno spekulacemi o možném uvedení převratné novinky v oblasti bateriových systémů, však patrně nebylo uspokojeno, protože po skončení uvedení novinek se akcie Tesly propadly.

Přesto Musk a jeho tým ukázali, že dokážou měnit zavedené postupy a přistoupit k problémům netradičně. Jedno z hlavních poselství této konference je upravený klasický článek, z něhož se baterie skládají. Neobsahuje sice žádné zcela převratné a revoluční novinky, pokud ovšem můžeme věřit prezentaci, představuje citelné vylepšení stávajících technologií. Takové, které může například elektromobily cenově velmi citelně přiblížit běžným vozům a otevřít bateriím i další nové trhy v celém sektoru skladování energie.

Taby jsou tabu

Jedna novinka tkví ve způsobu odvodu a přívodu elektřiny ze samotného aktivního materiálu na póly baterie. To mají na starost v článcích malé vodivé prvky – anglicky nazývané „tabs“ – obvykle vyrobené z niklu, hliníku, případně mědi. 

Schéma klasického elektrického článku, který je využíván i v současných...

Schéma klasického elektrického článku, který je využíván i v současných elektromobilech Tesla

„Tabs“ jsou jedním ze slabších míst baterie. Když se baterie rychle nabíjí či vybíjí, právě v těchto kovových prvcích vzniká velké množství tepla – což je pro lithiovou baterii samozřejmě velký problém.

Tesla si v květnu podala patent na baterie, které se bez těchto vodivých prvků mají zcela obejít (baterie s „tabless“ elektrodami). „Vzali jsme současnou vodicí fólii a laserem v ní vytvořili pravidelné otvory, které nám dovolily vytvořit desítky spojení do aktivního materiálu,“ bylo jediné, co jsme se o výrobě dozvěděli z úst Drewa Baglina, který se v Tesle zabývá hnacím ústrojím a elektroinženýrstvím.

Změna by měla údajně výrazně zjednodušit výrobu. Umísťování a připevňování „tabů“ totiž podle Muska i Baglina výrazným způsobem zdržovalo výrobu článků. Proces není okamžitý, a tak se kvůli němu musí článek na své cestě linkou zastavit. Bez těchto prvků se údajně může linka pohybovat v podstatě kontinuálně, velmi podobně jako například plnicí linka na nápoje. 

Ukázka výroby vnitřní části nového článku baterie.

Odstranění kovových prvků by také mělo údajně velmi výrazně snížit množství odpadního tepla, které vzniká při rychlém nabíjení baterií. Což v důsledku může vést k nabíjení většími proudy a tedy zkrácení zastávek na dobíjecích stanicích.

Samozřejmě to je spíše hypotetická úspora. Rychlost dobíjení do značné míry záleží na parametrech samotných nabíječek, které provozovatel z pochopitelných důvodů nemůže měnit každý rok. Doma také tak velkými proudy těžko bude někdo dobíjet. Rozhodně si ovšem dokážeme představit, že „tabless“ baterie by mohly mít vyšší životnost, protože té vyšší teploty rozhodně nepomáhají.

Větší a lepší

Společnost v první řadě poněkud změní podobu svých baterií. V příštích letech by v Teslách měly být stále složeny z menších válcovitých článků, které připomínají na pohled velké tužkové baterie. Nový typ 4680 bude větší (jak říká název, má průměr 46 mm a délku 80 mm) než dnešní články, a především by měl mít nová „střeva“.

Změny nastanou například na elektrodách. Uhlík se pro anody používá, protože dobře vede proud, ale má omezenou kapacitu. Na uložení jednoho lithiového iontu je zapotřebí „klece“ tvořené šesti atomy uhlíku. Naproti tomu jediný atom křemíku dokáže navázat čtyři atomy lithia.

Tato výhoda je dlouho známá a s křemíkem se hojně experimentovalo, bohužel má i nepříjemné vlastnosti. Významnou je, že po pohlcení elektronů „bobtná“ – velmi výrazně se změní jeho objem, a to několikanásobně (řekněme pro jednoduchost zhruba na trojnásobek původního). Pokud postavíte baterie z křemíku s pomocí běžných postupů, stačí jen několik nabití, anoda se roztrhá na malé kousky a celý článek je k ničemu.

Přesto se v anodách křemík už používá, a nejen u Tesly. Je to totiž jeden z nejnadějnějších způsobů, jak kapacitu baterií zvýšit (více o křemíkové baterii jsme psali v našem starším článku). Ovšem v současných anodách je křemíku málo, řádově jednotky procent z celkového objemu. Příměs je tak malá, že nárůst objemu není velký problém a zvýšení kapacity o několik procent za něj stojí.

Na Battery Day zaznělo, že množství křemíku by se mělo zvýšit několikanásobně, aby se dojezd při zachování objemu baterie zvýšil cca o 20 procent. Problém s „bobtnáním“ chce Tesla vyřešit tak, že baterie nebude znovu čistě křemíková – bude obsahovat i elastické materiály, které se mohou zmenšit tak, aby se kompenzovalo zvětšování křemíku v anodě. Jak vidno, v tomto ohledu je ještě co zlepšovat.

Změny by se měly dotknout i druhé elektrody, tedy katody (poznámka bokem: v dobíjecích bateriích se samozřejmě role elektrod mění podle toho, zda se nabíjí, či vybíjí, ale pro zjednodušení se jako anoda obvykle označuje elektroda, na které během vybíjení dochází k oxidaci). V první řadě Tesla potvrdila, že se pokusí zbavit kobaltu v bateriích.

Jak již asi víte, kobalt se používá v katodě baterií, obvykle v kombinaci s niklem a manganem v podobě materiálu známého jako NMC. Kobalt je z těchto materiálu nejdražší, navíc je dnes jeho produkce vázána na problematickou těžbu v Kongu.

I proto se většina výrobců snaží kobaltu zcela zbavit. V minulosti byly v NMC ve stejném poměru 1 : 1 : 1 nikl, mangan a kobalt. V nových bateriích ovšem tvoří velkou část materiálu pouze nikl (někdy téměř 90 procent) a kobaltu je cca 5 procent. Tesla tedy znovu není jediná, je v podstatě ilustrací obecného trendu, který by měl zjednodušit a zlevnit výrobu baterií obecně. Tesla možná bude, možná nebude první, důležité je, že vývoj pokračuje.

Výroba vylepšených článků 4680 se podle Baglina již zkouší na první lince v kalifornském sídle firmy. Linka by měla údajně snad již v příštím roce dosáhnout kapacity 10 gigawatthodin (GWh) ročně (tj. ročně by měla vyrobit články s celkovou kapacitou 10 GWh).

Za sucha to stále nejde

Součástí linky nebude evidentně další technologie, od které si fanoušci hodně slibují. Tesla totiž zhruba v květnu 2019 dokončila koupi firmy Maxwell Technologies. Ta si dala mimo jiné za cíl radikálně zjednodušit jeden ze složitých kroků ve výrobě baterií a vyrábět elektrody „za sucha“.

Dnes se vstupní materiály pro obě elektrody nejprve musí rozpustit, pak lisovat a vysušit. Celý proces nejen výrobu zdržuje, ale také zdražuje, už kvůli nákladům na energie a nutné vybavení.

Maxwell Technologies přišly s demonstrací procesu výroby za sucha, který by se měl bez těchto kroků obejít. Po jeho dotažení do výroby by se obě elektrody měly velmi jednoduše lisovat za sucha a nízkých teplot do požadované podoby tenkého filmu.

Jak ovšem potvrdili Musk a Baglin, zatím jsou k dispozici pouze první prototypy technologie ve velmi malém, v podstatě laboratorním měřítku. Do výroby má tedy proces ještě opravdu daleko a nedá se předpokládat, že by Tesla tuto technologii dokázala dotáhnout do praxe během tří let, jak to slibuje u většiny ostatních „zlepšováků“, které na Battery Day prezentovala.

Sedíme na baterii

Tesla také potvrdila, že se ve snaze vyrábět levnější baterie vydává i dalším logickým směrem: články, respektive celá baterie by měla sloužit jako funkční část konstrukce vozu. V podstatě by se tak mohlo jednat o „samonosnou baterii“, která vůz zbytečně nezatěžuje. Samotná baterie tedy má být dostatečně tuhá a pevná. Podle Tesly by se mělo jednat v podstatě o voštinovou konstrukci, která by sloužila nejspíše jako spodní část karosérie (kvůli hmotnosti baterie je to pro ni výhodné umístění).

To samo o sobě není nový koncept, mluví se o něm roky i v jiných firmách. Je nabíledni, že takový systém může snížit hmotnost vozidla, a tím snížit spotřebu energie a v důsledku tedy také zvýšit dojezd. S podobnými koncepty tedy přichází i další automobilky a zda půjde skutečně o konkurenční výhodu, bude záležet především na tom, jak úspěšně se ten který výrobce s nápadem dokáže „poprat“, jak náročné na výrobu a funkční bude konkrétní řešení tohoto problému.

Nejlepší ve výrobě

Všechna dílčí zlepšení mají jeden hlavní cíl: výrazně zjednodušit, zrychlit a tedy i zlevnit výrobu baterií ve velkém. Tesla, která sází na to, že investory naláká na velké cíle, tak především dala najevo, že hodlá ve výrobě baterií přejít na kvantitaivně novou úroveň.

Firma si dala za cíl vyrobit ročně baterie s celkovou kapacitou od 10 do 20 terawatthodin. Celková roční výrobní kapacita je dnes o dva řády nižší, pohybuje se zřejmě někde v pásmu nad 300 GWh ročně. Rekordní Gigafactory v Nevadě, která ještě není dostavěna, je koncipována na výrobu kolem 150 GWh za rok.

Jak zvýšit výrobu řádově stokrát? Tesla má dva recepty. Stejně jako řada jiných firem samozřejmě chystá stavbu dalších továren na baterie. Ale zároveň tvrdí, že „zlepšováky“ představené v rámci Battery Day mohou velmi výrazně zvýšit výrobu v již stojících továrnách. Kontinuální výroba jednodušších baterií, které pojmou více energie, může údajně zvýšit produkci z jedné linky zhruba sedminásobně.

Toto číslo je nutné brát s rezervou, protože máme k dispozici pouze nablýskanou prezentaci a „tvrdá data“ jsou předmětem obchodního tajemství. Podle odhadů agentury Bloomberg se ceny baterií (kompletních baterií, ne pouze článků) pohybují někde kolem 150 dolarů za kilowatthodinu. Na Battery Day se hovořilo o tom, že zavedení představených novinek by mělo cenu snížit zhruba o něco více než 50 procent.

Pokud by tomu tak bylo, cena by se měla poměrně spolehlivě dostat pod bedlivě sledovanou hranici 100 dolarů za kilowatthodinu. Zhruba na ní by se přitom elektrické vozy mohly v pořizovací ceně začít rovnat vozům se spalovacím motorem. Tedy zhruba na úrovni nového modelu Tesly, jehož existenci Musk v prezentaci potvrdil


Vše o elektromobilech a nové éře automobilismu, světových trendech v této oblasti a měnící se legislativě. Prohlédněte si nejnovější modely elektromobilů a podívejte se, jak dopadly v testovacích jízdách redaktora Technetu, Václava Nývlta, který za volanty aut do zásuvky objevuje krásy i strasti elektromobility.

Dacia Spring má být první elektrickou lidovkou. Jede maximálně 125 km/h

Dacia Spring

Tři metry sedmdesát délky, dojezd 225 kilometrů a cena mezi třemi a čtyřmi sty tisíci, to jsou...

Prodeje elektroaut letos v Evropě urychlí koronavirové dotace

Mercedes EQC u nabíječky sítě Ionity

VIDEO Elektromobily tvořily osm procent ze všech automobilů prodaných v Evropě za prvním pololetí...

Slováci slibují elektromobilům revoluční baterii, vyrobí ji příští rok

Baterie pro elektromobily Nissanu

Slovenská firma InoBat Auto představila prototyp baterie pro elektrovozidla, s hromadnou produkcí...

Chceš SUV? Zaplať tučnou pokutu. Francie vyrazila proti těžkým autům

SUV Komandant

Chceš jezdit velkým autem? Zaplať. A je jedno, jestli to má být Volkswagen Touareg nebo ekologický...

Elektrovozy dorovnávají náklady na provoz klasická auta, v Česku to neplatí

Škoda Enyaq iV

VIDEO Nákupní cena vozu je jedna věc, druhá jsou celkové náklady na jeho provoz a vlastnictví....

Čistky ve VW pokračují. Kvůli potížím ID.3 a Golfu skončil šéf softwaru

Volkswagen na autosalonu ve Frankfurtu představil svůj nový vůz ID.3, který je...

Podle informací německých médií v neděli skončil ve funkci dosavadní šéf vývoje softwaru ve...

Elektromobil z liberecké univerzity dokáže zaparkovat téměř všude

Funkční vzorek elektromobilu Fido, který před koronakrizí vzbudil na výstavách...

Technická univerzita v Liberci se podílí na vývoji malého městského elektromobilu Fido určeného pro...

  • Nejčtenější

V Česku teď můžeme mít až 700 tisíc covid pozitivních, domnívá se neurobiolog

Promořování společnosti je hazard a tvrdit, že se musíme s koronavirem naučit dalších 10 let žít, je nerozum. V...

Tragické a vzácné. Vědci potvrdili první úmrtí na reinfekci koronavirem

V Nizozemsku vědci zaznamenali případ úmrtí ženy, která se podruhé nakazila virem SARS-CoV-2. Jak naznačují i okolnosti...

Nenaplněný příběh nejrychlejší stíhačky světa YF-12A ze Skunčích dílen

Špionážní letoun Lockheed A-12 pro CIA posloužil jako platforma pro připravovanou záchytnou stíhačku létající...

Stahujte zdarma: věc, kterou při vyhledávání na Googlu už nedáte z ruky

Aktivujte si náhledy webových stránek z vyhledávání nejen přes Google pomocí SearchPreview. Virtuálním ukazovátkem se...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Messenger od Facebooku se mění. Má nové logo i funkce, ale nelíbí se všem

Uživatele tento týden přivítalo nové logo komunikační aplikace Messenger. Naznačuje tím, že se pokračuje v ohlašovaném...

Po čtyřicítce žijeme na vypůjčený čas, říká lékař David Sedmera

Premium Lidské tělo je velmi přesný a dokonalý mechanismus. V některých směrech až zázračný. Proč je však uspořádání těla...

Jak vyležet ‚lehký covid‘. Praktičtí lékaři radí, jak na samoléčbu

Premium Tak jako jiné virózy i obávaný covid-19, pokud zaútočí jen v mírné či střední síle, se musí doma prostě a jednoduše...

Shromáždění vlastníků jsou kvůli pandemii v ohrožení. Právník radí, co dělat

Premium Vyhlášení nouzového stavu komplikuje situaci společenstvím vlastníků bytových jednotek. Do konce roku musí totiž výbory...

  • Další z rubriky

Tři ohořelé kostry v poušti. Jak skončil největší letecký únos

Po rekordním leteckém únosu, který provedly palestinské organizace v září 1970, zůstaly v jordánské poušti tři zničené...

Zelené město, anebo zelené peklo? Vegetace někdy více škodí, než pomáhá

Premium Zelená se líbí. Je to barva, která uklidňuje a harmonizuje. I proto se současné návrhy řady architektů shodně kryjí do...

Brzdili, až od motorů létaly plameny. Největší letecký únos všech dob

Pět letadel, více než desítka únosců a jedno pouštní letiště . Před 50 lety členové palestinské teroristické organizace...

Muskovy družice připojily k internetu záchranáře ve spálených městech

Stovky satelitů Starlink mají přivést internet i do jinými technologiemi obtížně pokrytelných oblastí. Předčasnou...

Tvoje tvář má známý hlas bude bez Stárkové. Zkolabovala kvůli covidu-19

Show Tvoje tvář má známý hlas pokračuje už v sobotu večer sedmou epizodou. Jedna z účinkujících však v ní bude chybět....

Po čtyřicítce žijeme na vypůjčený čas, říká lékař David Sedmera

Premium Lidské tělo je velmi přesný a dokonalý mechanismus. V některých směrech až zázračný. Proč je však uspořádání těla...

Chtěla jsem udělat něco zapovězeného, říká k pornu Tarra White

Má za sebou úspěšnou kariéru ve filmech pro dospělé, její vztahy s rodinou na Moravě však poznamenala. „Příbuzní se...

N-word jsem měla vypustit, omluvila se z rasismu nařčená Čvančarová

Jitka Čvančarová (42) se ocitla pod palbou kritiky mnoha uživatelů sociálních sítí. Při imitování raperky Cardi B v...

Vypadá jak matka třicátnice, co má ráda víno, kritizuje Billie Eilish bloger

Autor herních recenzí, Angličan Chris (29), zkritizoval zpěvačku Billie Eilish (18) kvůli jejímu vzhledu na momentce,...