Baterie QuantumScape (vpravo) vs běžná lithium-iontová baterie. Kredit: QuantumScape.

Kalifornský startup QuantumScape se podílí na ostře sledovaném vývoji komerčních nabíjitelných lithium-kovových baterií s pevným elektrolytem. V těchto dnech ohlásili, že jejich technologie podává ohromující výkony. Z 0 na 80 procent kapacity se nabije za pouhých 15 minut a zároveň oproti srovnatelným soudobým bateriím prodlouží dojezd elektromobilu na jedno nabití až o 80 procent.

Baterie s pevným elektrolytem mají oproti obvyklým nabíjitelným bateriím s kapalným elektrolytem výhodu v tom, že při stejné váze a objemu pojmou mnohem více energie. Zároveň ale doposud zaostávaly v rychlostech nabíjení i vybíjení, životnosti i teplotě provozu a s ní související bezpečností.

QuantumScape, logo.

QuantumScape nabízejí řešení v podobě nového designu anod, které nejsou hotové při výrobě, ale vytvoří se samovolně ve chvíli, kdy se taková baterie nabíjí. Další novinkou jejich lithium-kovových baterií je pevný separátor, oddělující elektrody, který je z keramického materiálu. Tento separátor je vysoce odolný proti vzniku dendritů, tedy struktur, které se tvoří v bateriích kolem elektrod a za určitých okolností mohou vyvolat zkrat, někdy s katastrofálními důsledky.

M. Stanley Whittingham. Kredit: Stanford Energy / Wikimedia Commons.

Baterie QuantumScape údajně pojme 1 kWh na litr objemu, což je zhruba čtyřnásobek energie oproti baterii elektromobilu Tesla Model 3. Pokud jde o hmotnost, tak je to 380-500 Wh na kilogram, ve srovnání s cca 260 Wh na kilogram u Tesly. Předností baterie QuantumScape je plné nabití a plné vybití vždy za 1 hodinu. Po 800 cyklech si uchovává 80 procent kapacity. To představuje ujetí zhruba 386 tisíc kilometrů elektromobilem. Oproti dosavadním nabíjitelným bateriím s pevným elektrolytem jde o významný krok vpřed.

Velmi dobře si baterie vede i při vyšší teplotě kolem 30 °C. Zároveň obstojí i za nízkých teplot. Významnou kapacitu si zachovává i při teplotě kolem mínus 30 °C. Solidní zárukou bezpečnosti baterie je zmíněný keramický separátor, díky němuž baterie QuantumScape odolává vysokým teplotám mnohem lépe, než dnešní lithium-iontové baterie.

Kvalitu baterie QuantumScape uznává i Stan Whittingham, nositel Nobelovy ceny za chemii z roku 2019, který se podílel na vynálezu lithium-iontové baterie. Technologie QuantumScape je podle něj první baterie s pevným elektrolytem, která spojuje vysokou hustotu uložené energie, rychlé nabíjení, vysokou životnost a funkčnost ve velkém rozmezí teplot. Když se tato technologie dostane na trh, tak může změnit celý průmysl s elektromobily. QuantumScape mají výhodu rovněž v tom, že za nimi stojí velké investice a silní partneři, včetně Volkswagen nebo Billa Gatese. Dočkáme se převratné baterie pro elektromobily?

Video: What are Solid-State Lithium-Metal Batteries?

Literatura

New Atlas 8. 12. 2020.