Solid Power: solid-state baterie využijí sirovodík, partnery jsou Ford, BMW i SKI
7.11.2021, Milan Šurkala, aktualita
Startupů, které vyvíjí akumulátory nových generací, je mnoho. Jedním z nich je i americká společnost Solid Power. Ta má partnery v několika automobilkách a její solid-state články v budoucnu využijí i odpadního sirovodíku.
I když u veřejnosti často panuje představa, že se vývoj akumulátorů nikam neposouvá, v posledních letech naopak zažíváme překotný vývoj. K nemalé změně došlo zejména poté, co Tesla se svým Roadsterem (a později Modelem S) ukázala, že elektromobil by skutečně mohl být dopravou budoucnosti a jde o něco, co s dalším vývojem už může být použitelné (to, že politický tlak předbíhá schopnosti technologického vývoje, je věc jiná). Většina těchto startupů je tak datována někam do začátku 10. let tohoto století.
Velmi dlouhá doba vývoje (u akumulátorů zpravidla přes 10-15 let) ale znamená, že se novinky těchto společností teprve jen začnou dostávat na trh. Např. americká společnost Solid Power začala jako univerzitní tým University of Colorado a byla od ní oddělena v roce 2014 (tedy o pár let později, než vznikl QuantumScape, která chce začít produkci za tři roky). Solid Power už nyní vyrábí vzorky svých solid-state akumulátorů. Ty mají pevný elektrolyt, který by měl být zajistit vyšší bezpečnost a odolnost.
Tyto solid-state akumulátory mají energetickou hustotu 320 Wh/kg, což přesahuje dnešní typické Li-Ion NMC články s tekutým elektrolytem asi o 15-25 %. Nemají grafitovou anodu, nýbrž anodu z kovového lithia, katoda je nadále typu NMC, pevný elektrolyt je na bázi sulfidů. Objemová energetická hustota činí 660 Wh/l, tedy zhruba na úrovni standardních řešení (500-730 Wh/l). Toto jsou tedy už existující články, ale stále ne plně komerčně dostupné. Jde o testovací vzorky, které produkuje od minulého roku a pokud jde o elektrolyt, dosud šlo jen o 100 kg měsíčně. Letos chtěla firma skončit na hustotách 340 Wh/kg a 720 Wh/l, přičemž se nakonec dostala na 350 Wh/kg a 80% životnost po 750 nabíjecích cyklech. V září dokončila novou továrnu, s jejíž pomocí produkce elektrolytu se dostává na 2500 kg/měsíc. V tomto případě má jít už o 100Ah články pro testování v elektromobilech. Hovoří se o cílové ceně okolo 80-85 USD/kWh.
Společnost úzce spolupracuje s automobilkami BMW a Ford, které by tyto solid-state akumulátory z nové továrny měly začít testovat už brzy (letos nebo v příštím roce). Protože je ale vývoj baterií běh na dlouhou trať, nepředpokládá se, že by se do skutečných aut dostaly dříve než v roce 2025. Spíše se počítá až s koncem dekády. Do firmy investovala také automobilka Hyundai (ta je investorem i v konkurenční Factorial Energy nebo do Solid Energy System) a důležité je zejména partnerství s SK Innovation.
Solid Power chce celý koncept posunout ještě dál. S nynějším typem akumulátorů se chce v roce 2023 dostat na 435 Wh/kg a 930-960 Wh/l, nicméně budoucnost bude vyžadovat ještě více. Aby se dostali na více než 500 Wh/kg, přichází do hry nová katoda, která má nahradit dnešní NMC. Zde přichází do hry partnerství se SK Innovation (SKI), které má pomoci oběma firmám. Zatímco Samsung SDI a LG Energy Solution mají solid-state akumulátory v plánu pro rok 2027, SKI to plánovalo až v roce 2030. Díky partnerství ale bude moci vyrábět solid-state akumulátory na bázi konceptu od Solid Power už mnohem dříve. Na oplátku bude dodávat společnosti Solid Power odpadní sirovodík (sulfan, H2S), který je pro firmy obvykle ekologickou i ekonomickou zátěží. Nyní se z problematického odpadu stane komodita, která se má využít pro výrobu nových akumulátorů.
Katody mají být v budoucnosti na bázi pyritu, kterého je všude nadbytek, a eliminuje se tak potřeba kobaltu a niklu. CEO společnosti Doug Campbell tak předpokládá, že cena se díky tomu sníží o 90-95 % (není však jasné, cena čeho přesně: jen katody, celého akumulátoru?). Výhodou by vedle větší hustoty (cca 500 Wh/kg) měla být i vyšší odolnost vůči vysokým teplotám a nemělo by jim vadit ani 70 °C, což může zvýšit také životnost. Také to sníží potřebu výkonného chlazení, takže to vedle levnějších materiálů zlevní také chladicí systém, který může tvořit až 10 % ceny akumulátoru. Jistě tušíte, že ne vše je tak růžové. První zkušenosti s pyritovými katodami ukazují, že pracují s mnohem nižším napětím, takže nedovolují rychlé nabíjení. Zde by měla pomoci bipolární konstrukce. Tak uvidíme. Rok 2025 je ještě daleko.
