Elektromobily jsou stále dražší, než by si velká část zákazníků přála. Jedním z hlavních důvodů jsou baterie, jejichž výroba zůstává nákladná a závislá na surovinách, jako je nikl, mangan nebo kobalt. Právě to se teď pokouší změnit Nissan, který se spojil s University of Oxford a britskou společností Gelion, specializovanou na vývoj bateriových materiálů.

Společně rozjíždějí výzkumný projekt CoRe SoLiS, jehož cílem je nová generace solid state lithium sirných baterií. Ty by měly nabídnout vysoký nabíjecí výkon, výrazně vyšší energetickou hustotu a zároveň delší životnost. Pokud se vývoj podaří dotáhnout do praxe, mohl by jít o důležitý krok k dostupnějším elektromobilům.

Nová role pro síru

Základem celého projektu je materiál označovaný jako NES, tedy nanozapouzdřená síra. Vyvíjí jej společnost Gelion Technologies se sídlem v anglickém Norwichi. V principu jde o snahu využít síru jako hlavní aktivní materiál katody a nahradit jí tradiční složení, které je v dnešních lithium iontových akumulátorech výrazně dražší.

Gelion se dosud soustředil hlavně na baterie s kapalným elektrolytem. V novém projektu se však jeho technologie propojí se solid state bateriemi, na jejichž vývoji dlouhodobě pracuje Nissan. Právě spojení těchto dvou směrů má být na celé iniciativě nejzajímavější.

Velkou výhodou síry je její dostupnost a nízká cena. Podle Gelionu by navíc nemělo jít o materiál, který by vyžadoval kompletně nové továrny. Firma tvrdí, že jej lze začlenit i do již existujících výrobních linek, což je pro případné nasazení ve velkém měřítku zásadní.

Levnější baterie bez kompromisu v životnosti

Rozpočet projektu činí 3,4 milionu liber, což odpovídá zhruba 94 milionům korun. Přibližně dvě třetiny této částky, konkrétně 2,4 milionu liber, pokryjí veřejné dotace.

Partneři projektu zdůrazňují, že cílem není jen levnější baterie. Stejně důležitá je také životnost, protože právě ta patří u sírových článků k největším problémům. Solid state akumulátory se často zmiňují jako budoucnost elektromobility, jenže jejich rozšíření dosud brzdí vysoká cena a technická náročnost výroby. Sírová katoda by mohla jednu z těchto překážek výrazně snížit.

Nissan do projektu přináší zkušenosti s vývojem solid state baterií, zatímco Gelion dodává nový aktivní materiál na bázi síry. Výsledkem má být článek, který bude levnější, výkonnější a odolnější než dosavadní řešení.

Problém, který sírové baterie dlouho brzdil

Lithium sirné baterie nejsou úplnou novinkou. O jejich potenciálu se mluví roky, protože síra slibuje vysokou energetickou hustotu a výrazně nižší náklady. Jenže v praxi tyto články dlouho narážely na omezený výkon a nízký počet nabíjecích cyklů.

Hlavním problémem byla tvorba polysulfidů, které během provozu negativně ovlivňují stabilitu baterie. Kvůli tomu se lithium sirné články jen obtížně posouvaly z laboratoří do komerčního využití. Technologie NES má tento nedostatek potlačit a umožnit využít výhody síry bez zásadního kompromisu v životnosti.

Šéf společnosti Gelion John Wood upozorňuje, že existují dva hlavní způsoby, jak posunout výkon baterií. Prvním je solid state technologie, druhým využití síry v katodě. Projekt CoRe SoLiS podle něj spojuje obě cesty do jednoho řešení.

Možná náhrada za dnešní NMC katody

Pokud výzkum splní očekávání, může mít dopad nejen na elektromobily, ale také na širší oblast ukládání energie. Výsledky projektu mají posloužit jako základ pro další navyšování výroby a pozdější komercializaci solid state baterií.

Zajímavé je i to, že nová technologie má ambici nahradit dnešní NMC katody, tedy řešení založené na niklu, manganu a kobaltu. Právě tyto materiály jsou drahé, strategicky citlivé a často komplikují snižování cen akumulátorů.

Sírová katoda by mohla fungovat jako přímé řešení pro současné i budoucí bateriové továrny. Jinými slovy, nemusela by vyžadovat úplně nový průmyslový ekosystém. A právě to může být rozhodující, pokud se má nová generace baterií skutečně dostat do sériové výroby.

Pro Nissan jde o další pokus, jak se přiblížit baterii, která by elektromobilům dala delší dojezd, rychlejší nabíjení a hlavně nižší cenu. Zatím jde stále o výzkumný projekt, ale kombinace solid state technologie a levné sírové katody naznačuje, proč mu automobilka i britští partneři přikládají takovou důležitost.