Parametry energetické hustoty použitých cylindrických článků SIB formátu 32170 (deklarované rozměry použitého modelu 33,2 x 140 mm a hmotnost 256 g, nominální energie je 37,2 Wh) jsou 306 Wh/l a 145 Wh/kg. Pro srovnání dnes již běžně dostupné cylindrické články LIB (NMC) disponují 800 Wh/l a 300 Wh/kg. Tedy i takto malé vozidlo (segment A, velikostně blízké Citigoe iV) nic nebrání vybavit dvojnásobnou kapacitou baterie 50 kWh se spolehlivým EPA/WLTP dojezdem přes 200 mil/ 320 km, což je historicky známá a ověřená minimální hodnota dojezdu pro všeobecné praktické použití vozidla kategorie M i N, kde tato je nezávislá na druhu pohonu! Za optimální hodnotu je pak obecně považován dvojnásobek 400 mil / 640 km. Bohužel, i přes historickou existenci těchto poznatku většina automobilek potřebovala s nástupem emobility minimálně 10 let "experimentů", aby si tento poznatek potvrdila a buď se podle toho zařídila a nebo zkrachovala.
Na tomto místě je třeba dodat opět historicky známou skutečnost, že ve speciálních případech dokonce i 100 mil / 160km WLTP dojezd může pro standardního zákazníka prakticky fungovat. Jedná se o oblasti, které svojí geografií či aglomerací činí jízdy osobním vozidlem na delší vzdálenosti nepraktickou. Typický příklad je v podstatě celé Japonsko a dále pak čínská či jiná asijská velkoměsta. Tato 100 mílová konfigurace vozidla tedy svůj trh má, ale je vhodné neopakovat fundamentální chybu v úvaze, že to co funguje v Japonsku či Asii, bude stejně dobře fungovat v EU a zejména v USA.
Ještě bych se na skok vrátil k technice. Principiální vlastností designu baterie z cylindrických článků je nízká VAE (volumetric assembly efficiency), kde typická hodnota je kolem 35 % (Tesla je také na této úrovni), na rozdíl od designu s prizmatickými články s dnes typickou VAE kolem 50% i více. Na ilustraci v článku je ostatně názorně vidět množství nevyužitého objemu. Opět je ale třeba dodat historicky známou věc, že cylindrické články zase disponují principiálně vyšší objemovou energetickou hustotu na úrovni článku. To je dáno čistě geometrií, kde dodnes nejproduktivnější technologie výroby spočívá v podobě návinu (jely-roll), který u cylindrického tvaru pouzdra článku vyplňuje celý vnitřní objem, kdežto o prizmatického tvaru článku technologie návinu nedokáže zaplnit rohy pouzdra, ve kterých tak zůstává nevyužitý objem. V praktických číslech se bavíme o tom, že jinak stejná technologie návinu nabídne o cca 15 % lepší objemovou hustotu u cylindrického formátu. Na úrovni packu se pak tyto dva fenomény pokrátí. Jakýmsi zlatým grálem by z tohoto pohledu měl být formát pouch, využívající místo Jely-roll výrobní technologii (Z)-stackování.
Pane Śurkalo, z předcházejících článků jsem si odnesl, že jako jeden z opravdu mála autorů jste zcela nepropadl syndromu, který já nazývám "obsese hmotností" a který se projevuje tak, že daný jedinec není schopen vidět a zejména posoudit důležitost i jiných parametrů než je hmotnost. V případě baterií je tím neméně důležitým parametrem objemová hustota energie. To, že většina ostatních autorů/zdrojů trpí touto poruchou, z vás jako kvalitního autora nesnímá povinnost tento parametr vždy (uznávám obvykle nesmírně pracně) dohledat a uvést.
Konkrétně u technologie SIB (Na-Ion) hodnota 160 Wh/kg dnes odpovídá cca 280-300 Wh/l.
Když totiž disponujete schopností vidět i jiné parametry než hmotnost, tak můžete znovu otevřít váš příklad 60kWh akumulátoru a dopočítat, že s touto technologií SIB by bateriová krabice zabírala objem cca 400l, což se do žádného rozumně velkého osobního vozidla nevejde. Konkrétní příklad z praxe: velká bateriová krabice MEB platformy Škody Enyaq s dnes 82 kWh celkové energie má objem 304 l a její objemová assembly efficiency (tj. poměr objemu, který zabírají samostatné články, versus objem celé krabice) je cca 48 %.
Nakonec můžeme toto obsesi dovést do extrému tím, že vezmeme baterii s nekonečně velkou hmotnostní hustotou (tedy s nulovou hmotností) a z onoho nebohého Enyaqu tak odebereme cca 480 kg hmotnosti celé krabice, ale zůstane cca 1600 kg vozidla, které pořád musíme zásobovat energií a ta energie se nám musí vejít právě do těch cca 300 l.
Tady si rýpnu, neb pokud vím tak nasazení technologie Na-S ve většině mobilních aplikacích je především prakticky vyloučeno z důvodu nutnosti je udržovat na provozní teplotě kolem 300 °C, kde ani toto provedení od BASF není výjimkou. Právě proto je až technologie SIB považována za perspektivní pro praktické masové nasazení a to i ohledem na dnešní poměry velmi nízkou energetickou hustotu.
(některé firmy se ve formátu 2170 údajně blíží i 6 Ah) je des již konzervativní informace. Pro rok 2023 jsou již běžně dostupné malé cylindrické články formátu 18650 i 21700 s energetickou hustotou 800 Wh/l a 300 Wh/kg, což odpovídá 4000 mAh v 18650 a právě 6000 mAh v 21700. Zajímavé je, že se jedná primárně o produkci méně známých čínských výrobců, kde však tyto čínské články mají zatím problém s životností, neb při 100% DoD disponují na dnešní poměry jen slabých 400-500 cyklů.
Korejská produkce zatím takové hodnoty pokud vím na trh neuvedla, ale zase již od počátku roku 2022 má na trhu článek LG INR21700 M58 s nominální kapacitou 5570 mAh @ 20 Wh (780 Wh/l a 280 Wh/kg), který navíc nemá problém s životností a s přehledem disponuje 1000 cykly při 100% DoD, což je dnes již víceméně standard pro články s energetickou hustotou i nad 700 Wh/l a 250 Wh/kg.
Sleduji články o LIB od pana Šurkaly již nějaký pátek, ale tohle byla pro mě ta pověstná poslední kapka! která mě přiměla se zaregistrovat, abych mu poděkoval za osvětu, kterou v této nevděčné problematice odvádí.
Vždy se dá k závěrům vyslovit nějaká odborná polemika, ale z pohledu základního povědomí o technologii považuji za největší kaňku, že tento článek nepřišel již před 10 lety.
