Pozrite si
Japonská spoločnosť TDK tvrdí, že jej nové keramické materiály pre batérie s pevným elektrolytom (solid-state batteries, SSB) zlepšia výkon malých zariadení spotrebnej elektroniky, ako sú inteligentné hodinky a bezdrôtové slúchadlá.
Určite nejde o žiadne „polovodičové batérie“ o akých tvrdošijne píšu niektoré naše médiá, používajúc strojový preklad z Google Translatora a podobne.
Spoločnosť TDK, založená v roku 1935 sa v 60. a 70. rokoch 20. storočia preslávila ako dodávateľ špičkových magnetofónových pások a kaziet, ale má dlhoročné skúsenosti aj s materiálmi a technológiou batérií. Má dokonca 50- až 60-percentný podiel na batériách s malou kapacitou a usiluje sa o významný podiel na trhu batérií so strednou kapacitou, ktorý zahŕňa úložné zariadenia, prípadne drony.
Obsah pokračuje pod reklamou
Nové batérie, ktoré TDK nazýva CeraCharge, majú mať až 100x vyššiu objemovú energetickú hustotu ako súčasné malé SSB batérie tohto výrobcu.
Objemová (volumetrická) energetická hustota 1 000 Wh/l je skutočne impozantná, ale to stonásobné zvýšenie vyzerá bombasticky len v porovnaní so súčasnými komerčnými SSB batériami TDK pre malú elektroniku. Od roku 2020, kedy ich TDK predstavila, konkurenti vyvinuli malé SSB batérie, ktoré ponúkajú energetickú hustotu 50 Wh/l. Bežné „gombíkové“ dobíjacie Li-ion batérie využívajúce tradičné tekuté elektrolyty ponúkajú energetickú hustotu až 400 Wh/l. V porovnaní s nimi by mali CeraCharge batérie „len“ 2,5x vyššiu kapacitu pri rovnakom objeme. Titulná fotografia zobrazuje jeden článok SSB batérie, ktorá bola vyvinutá ako materiál pre ďalšiu generáciu CeraCharge.
Využitím patentovanej technológie materiálov sa TDK podarilo vyvinúť materiál pre novú SSB batériu s výrazne vyššou hustotou energie ako konvenčné sériovo vyrábané SSB batérie TDK. Použitie pevného elektrolytu na báze oxidu robí batérie mimoriadne bezpečnými, preto sú ideálne na použitie v nositeľných a iných zariadeniach, ktoré prichádzajú do priameho kontaktu s ľudským telom.
Nové batérie je možné použiť na výmenu „gombíkových“ primárnych (t.j. jednorázových) batérií v súlade s predpismi EÚ o batériách, ktoré vyžadujú ich výmenu za nabíjateľné batérie. To prispeje k zníženiu vplyvu na životné prostredie. TDK sa snaží vyvinúť dizajn batériových článkov a pokročiť smerom k masovej výrobe. Okrem toho TDK plánuje zvýšiť kapacitu batérií prostredníctvom technológie viacvrstvovej laminácie a rozšíriť rozsah prevádzkových teplôt.
Batérie, ktoré sa budú vyrábať, budú vyrobené z celokeramického materiálu s pevným elektrolytom na báze oxidu, s anódami zo zliatiny lítia. Vysoká schopnosť batérie uchovávať elektrický náboj umožní menšie zariadenia a dlhšie prevádzkové časy, zatiaľ čo oxid ponúka vysoký stupeň stability a tým aj bezpečnosti. Technológia batérií je navrhnutá na použitie v menších článkoch, čím nahrádza existujúce gombíkové batérie, aké sa nachádzajú v hodinkách a inej malej elektronike.
Vo väčších zariadeniach – v elektromobiloch a dokonca ani v smartfónoch – však SSB batérie CeraCharge ešte pár rokov nenájdeme. Dôvodom je ich nižšia mechanická odolnosť (krehkosť), ktorá by pri väčších mechanických rozmeroch mohla robiť problémy. TDK však tvrdí, že táto technologická výzva bude v dohľadnej dobe prekonaná.
Najvýznamnejším segmentom pre použitie SSB batérií by mohli byť elektromobily, ktorým by zaistili dlhší dojazd a vysokú bezpečnosť. Toyota sa chystá komercializovať svoje SSB batérie už v roku 2027, Nissan o rok neskôr a Honda do konca dekády. Robin Zeng, zakladateľ a výkonný riaditeľ CATL, najväčšieho svetového výrobcu batérií pre elektrické vozidlá, je však „trochu“ skeptický. Pre Financial Times povedal, že SSB batérie nefungujú dostatočne dobre, nemajú dostatočnú životnosť a stále majú bezpečnostné problémy. Nuž, uvidíme.
Automobilky sa zameriavajú pri batériách pre elektromobily na vývoj elektrolytov na báze sulfidov, kým nová batéria TDK využíva materiál na báze oxidov. TDK plánuje začať dodávať vzorky svojho nového prototypu batérie klientom od budúceho roka a dúfa, že následne spustí ich sériovú výrobu.
Zdroj