Automobilky přemýšlejí, jak se obejít bez vzácných kovů v bateriích. Řešením by mohl být grafen nebo slaný roztok

Baterie změnily naše životy. Telefonujeme často za chůze, v autobuse si čteme oblíbený román na tabletu. Moderní lithium-iontové akumulátory umožňují lidem vzít si mobil nebo počítač kdykoli s sebou. Na baterie v autech si zvykají už i řidiči, jenže právě v elektromobilech jejich kapacita a výkon nemusí stačit. Problém je i recyklovatelnost nebo těžba vzácných kovů, které jsou k jejich výrobě potřeba. Automobilky proto přemýšlejí, jak to změnit.

Mají jen lopaty a tahají těžké pytle. V kobaltových dolech Demokratické republiky Kongo pracuje podle odhadů UNICEF na 40 tisíc dětí. Tři roky staré záběry televize Sky News ukazují hrůzné podmínky, za jakých se namodralý, tvrdý kobalt získává. Odtud putuje do zbytku světa.

Na veletrhu CES 2020 na druhé straně planety, v americkém Las Vegas, představují výrobci spoustu nových elektrických aut, která bez energie z baterií nespustí ani stěrače. Jsou to novinky od společností Sony, Fiskar nebo Nissan.

Slaná baterie

Svou závislost na vzácných kovech si výrobci dobře uvědomují. „Všichni se snaží minimalizovat obsah vzácných kovů – kobaltu nebo niklu,“ potvrzuje Jan Horčík, šéfredaktor serveru Hybrid.cz. „Jsou s tím problémy občanskoprávní, protože je těží děti někde v Kongu, a také jejich ceny jsou vysoké,“ dodává.

Automobilka Mercedes v USA představila svou vizi budoucnosti – elektromobil s kompostovatelnou baterií bez vzácných kovů, jako je nikl, lithium nebo kobalt. Základem elektrolytu je slaná voda. „Tato baterie vypadá jako každá jiná, ale na rozdíl třeba od lithiových baterií pracuje se sodnými ionty,“ popisuje Pavel Hrzina z Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze.

Princip uklizené skříně

Ionty přecházejí přes membránu z jedné části baterie do druhé podle toho, jestli se zrovna nabíjí nebo vybíjí. Toto stěhování je základním principem fungování jakékoli baterie. Pavel Hrzina to vysvětluje pomocí přirovnání ke dvěma šatním skříním, kam se ionty ukládají jako složené svetry.

Současné elektrody třeba z obyčejného uhlíku mají ale v poličkách tak trochu nepořádek, a proto se do nich tolik iontů nevejde. Baterie se proto dobíjí pomalu a nemají takovou kapacitu. Existuje ale řešení – grafen.

Naděje pro budoucnost průmyslu i dětí v Africe

Nejtenčí známý materiál je vrstva uhlíku v podobě jakýchsi pláství tvořených jedním atomem. „Vědce napadlo, že by právě uspořádanost grafenu mohla pomoct k uřádnění nosičů náboje. Podobně jako když si doma uklidíte a do skříně se vám toho pak vejde víc,“ pokračuje v přirovnání Pavel Hrzina.

Do struktury grafenu se tedy vejde víc iontů, a tím stoupne kapacita baterie. Jedno nabití pak trvá do 15 minut a auto na něj ujede až 700 kilometrů.

Výzkum je teprve na začátku, přesto to ale vypadá, že vývoj nových baterií, třeba těch s grafenem a bez vzácných kovů, může pomoct zlepšit hned dvě velké slabiny elektromobilů naráz – jejich pomalé nabíjení i závislost na těžbě vzácných kovů v nelidských podmínkách.

Spustit audio
autoři: Matěj Skalický , and | zdroj: Český rozhlas

Odebírat podcast

Související