211service.com
Proč stále nemáme lepší baterie
Začátkem tohoto roku Ellen Williamsová, ředitelka ARPA-E , pokročilý výzkumný program amerického ministerstva energetiky pro alternativní energii, se dostal do titulků, když ona řekl Strážce noviny že 'Dosáhli jsme nějakých svatých grálů v bateriích.
Navzdory velmi slibným výsledkům ze 75 výzkumných projektů v oblasti skladování energie, které ARPA-E financuje, však grál kompaktního a levného skladování energie zůstává nepolapitelný.
Řada startupů je blíže k výrobě zařízení, která jsou ekonomická, bezpečná, kompaktní a energeticky dostatečně hustá na to, aby ukládala energii za cenu nižší než 100 dolarů za kilowatthodinu. Ukládání energie za tuto cenu by mělo galvanický efekt, překonávalo by problém s napájením sítě 24/7 obnovitelnými zdroji energie, která je dostupná pouze tehdy, když fouká vítr nebo svítí slunce, a díky tomu by byla elektrická vozidla lehčí a levnější.
Ilustrace Federico Jordan
Ale tyto baterie nejsou komercializovány tempem, které by se blížilo tempu potřebnému k urychlení přechodu od fosilních paliv k obnovitelným zdrojům. Dokonce i generální ředitel Tesly Elon Musk, který stěží podceňuje příslib nové technologie, byl nucen připustit, že výrobce elektromobilů se prozatím zabývá postupným vylepšováním svých stávajících lithium-iontových baterií, nikoli velkým skok vpřed.
Ve skutečnosti se mnoho výzkumníků domnívá, že skladování energie bude muset získat zcela novou chemii a novou fyzickou formu, kromě lithium-iontových baterií, které v posledním desetiletí odsunuly stranou konkurenční technologie ve spotřební elektronice, elektrických vozidlech a síťových úložných systémech. . V květnu DOE uspořádalo sympozium s názvem Mimo Lithium-Ion. Skutečnost, že se jednalo o devátý ročník této události, podtrhla technologické výzvy tohoto kroku.
Qichao Hu, zakladatel SolidEnergy Systems, vyvinul lithium-kovovou baterii (která má kovovou anodu spíše než grafitový materiál používaný pro anodu v tradičních lithium-iontových bateriích), která nabízí výrazně lepší hustotu energie oproti dnešním zařízením (viz. Lepší lithiové baterie pro zkušební let). Deset let trvající proces vývoje nového systému poukázal na jednu z hlavních překážek ve vývoji baterií: Pokud jde o přechod od nápadu k produktu, říká Hu, je to pro baterie těžké, protože když vylepšíte jeden aspekt, ohrozíte ostatní aspekty. .
K tomu se přidává skutečnost, že výzkum skladování energie má problém s mnohonásobností: existuje tolik technologií, od pěnových baterií přes průtokové baterie až po exotickou chemii, že žádný jasný vítěz nepřitahuje většinu financování a výzkumných aktivit.
Podle nedávná analýza více než 4 miliard dolarů v investicích do skladování energie od Lux Research, startupy vyvíjející baterie nové generace – tedy nad rámec lithium-iontových – získaly během osmi let v průměru pouhých 40 milionů dolarů. Investice Tesly do její Gigafactory, která bude vyrábět lithium-iontové baterie, bude celkem kolem 5 miliard dolarů. Tuto obrovskou investiční mezeru je těžké překonat.
Bude vás stát 500 milionů dolarů, abyste postavili malou výrobní linku a provedli všechny ty drobnosti výzkumu, které potřebujete k výrobě produktu, říká Gerd Ceder, profesor materiálové vědy na University of California v Berkeley, který vede výzkumná skupina zkoumání nových chemických látek v bateriích. Výrobci automobilů, zdůrazňuje, mohou před rozhodnutím o koupi testovat nové bateriové systémy roky. Je těžké investovat 500 milionů dolarů do výroby, když má vaše společnost 5 milionů dolarů ročně.
I když se novým výrobcům baterií podaří uvést na trh nové technologie, čelí nebezpečnému období zvyšování výroby a hledání kupců. Jak Leyden Energy, tak A123 Systems selhaly poté, co vyvinuly slibné nové systémy, protože jejich potřeby hotovosti stoupaly a poptávka nesplnila očekávání. Dva další startupy, Seeo a Sakti3, byly získány dříve, než dosáhly masové výroby a významných výnosů, za ceny nižší, než jaké pravděpodobně očekávali jejich investoři v rané fázi.
Mezitím se velká trojka výrobců baterií, Samsung, LG a Panasonic, zajímají méně o nové chemické postupy a radikální posuny v technologii baterií, než o postupné vylepšování svých stávajících produktů. A začínající inovační baterie čelí jednomu velkému problému, který neradi zmiňují: lithium-iontové baterie, které byly poprvé vyvinuty koncem 70. let, se neustále zlepšují.