Solid-state baterie měly zachránit elektromobily. Čínský test ukázal, že už po 350 nabitích přichází o 16 % kapacity

Tým z Dalian Institute of Chemical Physics, pracoviště Čínské akademie věd, představil nový kompozitní gelový elektrolyt, který měl posunout solid-state baterie blíž k reálnému nasazení v elektromobilech. Výsledek publikovaný v Journal of Colloid and Interface Science vypadá na první pohled slibně: článek s katodou NCA a elektrolytem PVDF-Li3OCl si po 350 plných cyklech při proudu 1C udržel 84,15 % původní kapacity. Jenže to, co autoři studie prezentují jako pokrok oproti kontrolní variantě, je z pohledu automobilového průmyslu stále číslo, které nestačí ani na zlomek života sériového elektromobilu.

Laboratorní úspěch, automobilový problém

Aby bylo jasno: dalianský tým svůj výsledek neprodává jako selhání. Naopak. Srovnávací článek s jiným typem keramické složky (LLZTO) spadl za stejných podmínek na pouhých 72 %. Nový kompozitní elektrolyt tedy životnost výrazně zlepšil, skoro o třetinu. Autoři mluví o „nové technické cestě“ ke zvýšení cyklické stability a v abstraktu označují svůj materiál za „slibného kandidáta pro vysoce výkonné solid-state baterie“.

Problém nastává ve chvíli, kdy se podíváme na čísla, s nimiž pracuje automobilový průmysl. Dlouhodobý benchmark amerického konsorcia USABC počítá s minimálně 1 000 cykly při 80% hloubce vybití, než kapacita klesne pod 80 %. Dnešní špičkové lithium-iontové články jdou ještě dál: podle dat, s nimiž pracuje americká National Renewable Energy Laboratory, dosahují články s chemií LFP zhruba 5 000 až 8 000 ekvivalentních plných cyklů do téže hranice, NCM články pak 4 000 až 5 000. Dalianský solid-state článek byl po 350 cyklech na 84 %. Řádový rozdíl je zřejmý.

Česká liga mění pravidla nastavení: čas po 90. minutě zobrazí jen kluby, které se dobrovolně přihlásí

SportyŽivě.cz

36 m

Co znamená 16 % ztráty v praxi

Přeloženo do řeči dojezdu: pokud by se stejná degradace přenesla do baterie elektromobilu s udávaným dojezdem 500 kilometrů, po 350 plných cyklech by řidič ujel asi 420 kilometrů. A to ještě není konec příběhu: hranice 80 % kapacity, kterou průmysl běžně považuje za „konec života“ trakční baterie, by se při lineárním poklesu mohla objevit někde kolem 438. cyklu. Skutečné stárnutí ovšem lineární nebývá, takže odhad je orientační.

Důležitá je ještě jedna věc. Laboratorní cyklování při konstantním proudu 1C, tedy plné nabití a vybití za zhruba hodinu, není totéž co reálné používání auta. Dynamické zatížení, jaké přináší běžný provoz, může podle studie publikované v Nature Energy prodloužit životnost článku až o 38 % oproti konstantnímu laboratornímu testu. Přímý přepočet „350 cyklů v laboratoři = 350 nabití auta“ je tedy zavádějící. I tak ale zůstává propast mezi laboratorním výsledkem a automobilovým standardem obrovská.

Proč se solid-state baterie kazí i bez extrémního zacházení

Proud 1C není žádný extrém. Přesto na mikroúrovni solid-state článku probíhají procesy, které ho postupně ničí. Na rozhraní mezi elektrolytem a elektrodami vzniká vysoký odpor, tok lithiových iontů je nehomogenní, tvoří se vedlejší reakční produkty a mikrotrhliny. Elektrody a elektrolyt ztrácejí vzájemný kontakt. Právě tyto jevy, souhrnně označované jako mezifázové procesy, jsou podle oborových přehledů hlavní brzdou celé technologie.

Dalianský tým se pokusil problém řešit kombinací flexibilního polymeru PVDF s anorganickou složkou Li3OCl. Částečně to zabralo: rozhraní bylo stabilnější než u čistě keramické varianty. Ale „částečně“ a „dost pro auto“ jsou dvě různé věci.

Kdy se solid-state baterie dostanou do aut

Velcí hráči technologii neodepsali. Nissan drží cíl uvést elektromobil s vlastní solid-state baterií do fiskálního roku 2028. Toyota společně s Idemitsu míří na roky 2027–2028. BYD, který solid-state vyvíjí od roku 2013, plánuje demonstraci od roku 2027 a velkosériovou výrobu kolem roku 2030. Hlavní vědec CATL Wu Kchaj na oborové konferenci zmínil malosériovou produkci v roce 2027.

Jenže plán není hotový produkt. A výsledky jako ten z Dalianu ukazují, proč se mezi slibem a sérií otevírá propast. Podle nás se pravé celokeramické solid-state baterie v masově dostupných elektromobilech prodávaných v Česku objeví spíš na přelomu dekády, a to nejdřív v omezených nebo dražších programech.

Mezitím průmysl nesedí s rukama v klíně. CATL paralelně tlačí takzvanou condensed battery jako alternativní cestu k vyšší energetické hustotě a zároveň už komerčně rozjíždí sodíko-iontové systémy pro energetiku. Schéma „solid-state, nebo nic“ neplatí.

Co to znamená pro dnešní majitele elektromobilů

Nic. Dalianský výsledek se týká experimentální architektury, která je od sériové výroby vzdálená roky. Současné lithium-iontové baterie v elektromobilech fungují řádově lépe. Hyundai v Česku dává na baterii záruku 8 let nebo 160 000 kilometrů s garancí minimálně 70 % kapacity. Tesla nabízí totéž: 8 let a podle modelu 160 000 až 240 000 kilometrů. Analýza firmy Geotab na vzorku 22 700 elektromobilů ukazuje průměrnou degradaci 2,3 % ročně.

Čekat s koupí elektromobilu na solid-state baterie nedává z dnešních dat velký smysl. Rozhodnutí by mělo stát na ceně, nabíjecí infrastruktuře, nájezdu a záruce, ne na příslibu technologie, která v laboratoři zatím zvládne 350 cyklů.