Poměrně stojaté vody nyní hodlá rozvířit česká firma HE3DA s.r.o. Stojí teprve na začátku, ale rozhodně má kam směřovat. Odstranila z baterií balast, optimalizovala vlastnosti nanomateriálů, včetně tvarů elektrod, a umožnila tak dosáhnout daleko větší tloušťky elektrod. S tím se konečně pojí i nová konstrukční řešení. Pro zahájení sériové výroby aktuálně vybírá vhodného partnera.

 

Od července je kromě toho design 3D baterie chráněný vydaným patentem také na evropské úrovni. Konstrukce spojí vnitřní prostor baterie s výměníkem tepla a k chlazení využije kapalný elektrolyt s možností jeho regenerace. Ochrany se firma dočkala také v Číně.

 

 

 

Robustní technologie a proces výroby baterií s 3D prostorovými elektrodami na bázi lithiových nanomateriálů umožní výrobu modulů pro velkokapacitní záložní a vyrovnávací zdroje v energetice (na HW.cz čtěte též Velké srovnání metod a systémů uchovávání energie. Dostupně a schůdně). Konstrukce základního 1 MWh modulu se kupříkladu skládá ze 125 kusů 8 kWh článků a ve výsledku zabere nějakých 8,6 m³, což je prakticky desetkrát méně než srovnatelné moduly, které jsou dnes na trhu.

 

Díky absenci organických látek (vyjma elektrolytu), nízkému vnitřnímu odporu a možnosti pracovat v potenciostatickém režimu baterie nehoří ani neexplodují. Výrobní proces má být o poznání jednodušší a recyklovatelnost na úrovni jednoho sta procent. Využití kapacity až 97 % a ztráty odporem při nabití / vybití typ. do 4 %. Dosažitelná kapacita je přes 500 Wh/litr a předpokládaná životnost více než 5 000 cyklů.

 

Výhodou baterie je, že v ní nejsou žádné organické látky, které by mohly měknout, tavit se, nebo se v případě organických separátorů smršťovat a vytvořit zkrat. Podle ředitele firmy, Jana Procházky, který výsledky vlastního vývoje pro HW server komentoval, probíhalo testování článků v rozmezí od pokojové teploty, 50 °C, 70 °C až do 90 °C. Místo očekávaného selhání se při každém zvýšení teploty zvedla využitelná kapacita a snížily se ztráty, což lze nejspíš připsat snížení viskozity elektrolytu. V nejbližší budoucnosti se plánují pokusy při provozu i pod bodem mrazu.

 

 

Dr. Procházka působil řadu let v USA, kde se zabýval praktickým využitím nanomateriálů na bázi anorganických oxidů. Nové moduly pro skladování elektrické energie podle něj budou až 20x menší než dnes používané ESS (Energy Storage System). Elektrolyt dokážeme měnit během provozu, bez odstavení baterie, a zjednodušeno je též propojení článků včetně jejich ovládání. Zásadní změna v konceptu Battery Management systému je, že ztrátu dílčí kapacity kompenzuje malý záložní článek.

 

 

Bez přehřívání akumulátoru a dalších negativních jevů vydal 1/3 kWh článek HE3DA během tří 15vteřinových pulsů 40 % své energie (viz obr. 3). 3D baterie tak nemusí skončit „pouze“ jako vyrovnávací jednotky solárních elektráren nebo v systémech pro skladování energie a ochranu distribuční sítě proti blackoutu, ale zvládnou bez potíží startovat i automobily (viz také přiložené video ze startování 12 V baterie HE3DA).

 

Články se budou vyrábět s napětím 4 V, 12 V ale též 48 V. Splňují totiž veškeré potřebné parametry - výkon, mechanickou odolnost a také provozní teplotu až do +80 °C. To vše lze realizovat při napětí 48 V bez nutnosti změny designu karoserie.

 

 

V USA a Evropě vznikají téměř dvě třetiny patentů lithiových baterií, ale produkce Li akumulátorů je zde prakticky zanedbatelná. Firma z Letňan, která se netají plány na automatizovanou sériovou výrobu zde v ČR, chce proto vyrábět a uvést zmiňované základní varianty článků a baterií na trh již v příštím roce.

 

 

Mezitím probíhají jednání s možnými investory, přípravné práce k sériové výrobě a výstavba vlastní malosériové výroby v Havířově, nedaleko Ostravy. V listopadu pak proběhnou užší jednání s investory, kteří o technologii projevili vážný zájem. Společnost již vydala investiční memoranda a v průběhu podzimu by si chtěla zvolit strategického investora pro výstavbu společné sériové výroby.

 

 

 

Kromě přípravy výroby velkokapacitních modulů pro skladování elektrické energie se firma posledního půl roku věnovala též populární elektromobilitě (na HW.cz viz také článek Elektromobilita aktuálně v roce 2015).

 

Testovala baterie Panasonic, které se používají v proslulém elektromobilu Tesla, a dala si za úkol předčit je ve všech parametrech. Ve výsledku tak po dokončení odlehčovacích prací může včetně Battery Management systému dosáhnout až na 180 Wh/kg hotové baterie. Na vývoji se podílí také Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v.v.i..

 

Od jara se podařilo zrychlit rychlonabíjení pod 30 minut. Za 15 minut odjedou řidiči s baterií nabitou na 65 % kapacity, a pokud vydrží, mají do půl hodiny nabito na 85 %. Firma sice věří, že se s rychlostí kompletního nabíjení dostane pod čtvrt hodiny, ale přílišný spěch by mohl nehorázně zvyšovat nároky na tloušťku vodičů a jejich kontakty - jak u elektromobilu, tak nabíjecí stanice. S rychlostí nabíjení narůstají také ztráty a další zrychlování proto může být paradoxně na škodu celé věci.

 

U posledních rychlonabíjecích prototypů s pracovním názvem „Palačinka“ se daří dosáhnout rychlosti vybití 55 % kapacity za krásných 30 sekund. To je výkon, který dokáže s přehledem pohánět i zařízení s obří spotřebou nebo vyrovnat jakýkoli výpadek v elektrické síti. O dostatku energie pro akceleraci elektromobilu ani nemluvě.

 

 

 

V této fázi firma přechází na další stupeň vývoje „palačinek“ a to přípravu na sériovou výrobu. Ta by měla trvat zhruba jeden rok, stejně jako u modelu „Robusta“, jehož přípravu pro sériovou výrobu dokončila HE3DA před měsícem. Nejde však jen o parametry baterií, ale také cenovou dostupnost. Při velkosériové výrobě by totiž mohla prolomit hranici 100 USD/kWh.

 

 

Z hlediska technologické úrovně i obchodních cílů tak pozorujeme jakousi soutěž se světovou špičkou. Otázkou je, kdo ale bude vyrábět dříve: Tesla s velkým náskokem, nebo HE3DA s jednodušší technologií? Výsledek závisí do značné míry na tom, jak dopadne výběr investora. HW server bude další vývoj se zájmem sledovat.