Problém s bateriemi: Sny elektrooptimistů narážejí na realitu | Kapitola 3

Opačným trendem, za kterým se dnes míří, jsou lithiumsulfátové baterie (LiS), kterých je celá řada typů a testuje se, který je nejlepší. Oproti lithiumpolymerovým bateriím mají podstatně vyšší energetickou denzitu a tedy i kapacitu vyšší prakticky dvojnásobně, což je činí zajímavým pro automobilový průmysl. Bohužel jde o baterie náladovější, s kratší životností a jsou méně stabilní. Přítomnost síry také napovídá, že až se jim zachce hořet, bude to zvláště kvalitní.

Ve všech případech máme několik trablů, které zde vyjmenuji.

1) Problém se vzácnými prvky

Dnes se výrobci snaží omezovat vzácné prvky jako je kobalt, které se navíc těží ve formě kobaltových rud jako je kobaltit (CoAsS) v dosti problémových zemích jako je Kongo a Zambie. Vývoj se snaží nahradit je „něčím normálním“, jako je síra anebo železo, kterého je všude spousta.

Problém je v tom, že mezi poměrně vzácné kovy patří samotné lithium, které se rovněž nachází buď v poměrně nízkých koncentracích (jako například u nás, kde po počátečním optimismu zavládla lehká skepse stran výtěžnosti a tedy i výnosnosti) anebo v problémových zemích, jako je Afghánistán. V současnosti jsou primárními zdroji Austrálie (zhruba polovina světové těžby), Chile (třetina) a Čína (15 %), zbytek jsou poměrně zanedbatelná množství. 

V budoucnosti se bude muset sáhnout buď po ložiskách s nižší výtěžností anebo budeme muset začít jednat s někým, koho úplně nemusíme, jako je Bolívie (rezervy 21 milionů tun), Afghánistán (odhaduje se možná i 20 mio), Argentina (19 mio), Kongo (3 mio), Srbsko (1,5 mio), Rusko (1 mio). České rezervy jsou odhadovány na 1,3 milionu tun s tím, že ve světě toho asi ještě bude dost (například v Africe), ale obvykle v zemích, se kterými se nekamarádíme dost na to, aby se tam dělal i průzkum. Naše osvobozovací snahy v zemích jako Afghánistán skončily fiaskem – a zdá se, že to získá Čína, které se to převelice hodí.

Lithium je limitované a jeho recyklace je naprostá nutnost, pokud máme u tohoto typu baterií zůstat. Navíc ta čísla nejsou kdo ví jak obrovská a je dost pravděpodobné, že budeme potřebovat něco mnohem dostupnějšího.

2) Problém se stárnutím baterií

Všechny baterie stárnou – a to včetně oslavovaných „gravitačních“ (přesněji gravitačně potenciálových) baterií, jako jsou přečerpávací elektrárny a jejich pošahanější a ujetější verze ve formě „gravitačních věží“. Tyhle věci také stárnou, vyžadují údržbu – a jejich provoz absolutně nebude beznákladový.

U chemických baterií je problém mnohem větší, protože s tím, jak stárnou, se v nich nejen hromadí uvolněné plyny, ale také v nich rostou lithiové dendrity. V podstatě jde o struktury tvořené lithiovými ionty, které se neabsorbují na anodě, ale začínají budovat takové jehličkové struktury, které postupně rostou směrem k separační membráně. Pokud ji prorazí, dojde k vnitřnímu vyzkratování baterie a je konec.

Omezování rychlosti růstu dendritů je problém, protože jakmile je baterie jednou uzavřená, není jak dendrity pokosit a eliminovat je. Jejich růst je fakt – a to, že prorazí membránu, je jenom otázkou času. Proto se za Svatý grál baterií považují baterie s pevným elektrolytem, který je tvořený pevným kompozitem, který by dendrity prorazit neměly – anebo by s tím měly mít alespoň mnohem víc práce. Jak jsem ale říkal, přestože kolem tohoto typu baterií panuje optimismus, zatím tam prostě nejsme.