Na jihu Norska se příští rok začne stavět rozsáhlá továrna na výrobu baterií. Její součástí bude rovněž první prototypová výrobní linka na lithium-sirné baterie, které využívají patentu českého vědce Tomáš Kazdy z Ústavu elektrotechnologie Vysokého učení technického v Brně.

Lithium-sirné baterie jsou ekologickou variantou k současným Li-ion akumulátorům a představují velkou naději pro budoucnost elektromobility, ale i dalších odvětví. Nahrazují totiž poměrně nedostatkové kovy včetně kobaltu nebo niklu mnohem dostupnější sírou, která je rovněž k dispozici jako odpadní produkt. Výroba nových akumulátorů navíc není tak energeticky náročná jako v případě dnes využívaných článků.

Kazda si svůj vynález nechal patentovat před dvěma lety. Velkou výhodou lithium-sirných baterií je až pětinásobně vyšší gravimetrická hustota energie, v praxi by pak mohla být gravimetrická hustota energie nových článků až třikrát vyšší, díky čemuž by mohly být nové akumulátory lehčí a menší.

„Když vezmu například kapacitu dnešních baterií používaných v elektromobilech Tesla, tak pokud bych použil technologii lithium-sirné baterie a zachoval stávající kapacitu, podařilo by se mi zmenšit hmotnost baterie na zhruba 120 kilogramů oproti současným přibližně 550 kilogramům,“ vysvětlil Kazda. „Nebo kdybych ponechal stávající hmotnost baterie, ale opět změnil technologii na lithium-sirnou, mohla by se zvýšit dojezdová vzdálenost elektromobilu při využití 60procentního potenciálu této technologie až na 1 250 kilometrů,“ dodal.

Technologie budoucnosti

Lithium-síra pokládá Tomáš Kazda za kombinaci budoucnosti. „Nyní běžně používáme první a druhou generaci materiálů na principu lithio-iontového systému. Ještě pravděpodobně přijde jedna generace tohoto systému, která opět navýší svou kapacitu, ale pak už začne narážet na limity dané technologií, takže se počítá s přechodem na lithium-síru,“ konstatoval vědec.

Na samotném patentu pracoval přibližně rok, i když vývoji baterií se věnuje mnohem déle. Před dvěma lety zakončil základní výzkum výrobou prototypu baterie velké asi jako mince. Pro další vývoj, testování a následnou sériovou výrobu Kazda původně hledal českého investora, ale to se mu vzhledem k vysokým nákladům do dalších stádií vývoje a výroby nepodařilo. Jen v první fázi jsou podle Kazdy zapotřebí vyšší jednotky milionů euro, celková investice se ale vyšplhá do desítek milionů eur. Proto se nakonec ujala tohoto projektu norská firma, která se současně stala spoluvlastníkem přelomového patentu. „Ale část případného zisku by se měla vrátit do České republiky,“ poznamenal Kazda.

Tomáš Kazda pracuje na vývoji lithium-sirných baterií
Igor Šefr

Plánovaná produkce továrny v jihonorském regionu Agder by měla dosáhnout celkové výrobní kapacity 32 GWh. Pracovat by zde mohla až okolo 2,5 tisíc zaměstnanců. První část továrny, s jejíž výstavbou se začne napřesrok, by měla být dokončená v roce 2024. Norský výrobce chce kromě klasických Li-ion baterií postupně nabídnout ekologickou alternativu, proto by měl jeden z modulů připravované továrny zahrnovat i výrobní linku nového typu baterií na principu lithium-síra. Pokud se jejich produkce osvědčí, půjde o první podobnou výrobu na světě.

Ačkoliv z počátku může být cena nového typu akumulátorů vyšší, protože se bude vyrábět v menších sériích, v budoucnu se očekává, že výrobní náklady lithium-sirných baterií budou výrazně nižší než dnešní náklady na výrobu těch lithio-iontových.

Auta, vrtulníky, mobily…

Hlavním odběratelem by měly být především evropské automobilky. „V současné době jde více než šedesát procent vyrobených lithium-iontových akumulátorů do elektromobility, a to nejen do elektrických automobilů, ale rovněž elektrických autobusů. Hlavním odběratelem je tedy jednoznačně doprava. Začínají se také vyrábět elektrické vlaky, které umožní dojezd na baterii v oblastech, kde už není trať elektrifikována,“ uvedl Kazda.

Zatímco v Česku tvoří auta čistě na elektrický pohon něco okolo 1,3 procent ze všech nově prodaných automobilů, v Norsku je jejich podíl nejvyšší v Evropě. Zhruba 60 procent vozidel prodaných letos na jaře v této severské zemi bylo čistě na elektrický pohon. V Česku jezdí po silnicích přibližně 5 tisíc elektroaut, i u nás ale jejich prodeje narůstají. Odborníci očekávají, že trh v oblasti elektromobility poroste v následující dekádě až o 1 450 procent a evropský trh s bateriemi by tak mohl dosáhnout hodnoty až 90 miliard eur.

Prototyp mincové baterie na principu lithium-síra
foto Igor Šefr

Lithium-sirné akumulátory, které vycházejí z patentu brněnského vědce Tomáše Kazdy, ovšem nemusí zůstat pouze u elektrických aut. Jejich možné využité je mnohem širší. Mohou se například montovat do chytrých telefonů anebo elektrokol. „S touto baterií už by mohla přejít na elektrický pohon rovněž vybraná vrtulová letecká doprava, protože tento typ technologie by umožnil například regionální lety menších dopravních letadel,“ konstatoval Kazda.

Autor: Pavel Baroch