Klasické lithium-iontové baterie, které napájejí vše od chytrých telefonů po elektrická vozidla, zaznamenaly v posledních letech obrovské zlepšení v mnoha ohledech. Zvýšila se hlavně jejich bezpečnost a také hustota energie (množství energie uvolněné na jednotku hmotnosti). Pokrok se však zpomaluje a zdá se pravděpodobné, že pro další vylepšení bude muset lidstvo přejít na nové konstrukce.
Dlouho očekávaným nástupcem mají být baterie s pevným elektrolytem. Oproti klasickým článkům s kapalným elektrolytem se rychleji nabíjejí, mají vyšší energetickou hustotu a také jsou bezpečnější. Jejich většímu rozšíření ale dlouhou dobu bránila vysoká pořizovací cena. Kalifornská firma Sakuú každopádně věří, že nyní našla zaručený recept na úspěch – nový typ baterií hodlá vyrábět pomocí technologie 3D tisku.
Dvojnásobná kapacita
Baterie se skládají ze tří klíčových součástí: kladná elektroda nazývaná anoda, záporná elektroda označovaná jako katoda a elektrolyt, který umožňuje iontům se mezi nimi pohybovat. Materiály použité k výrobě každé z elektrod jsou nejprve smíchány do jakési kaše a poté naneseny na dlouhou roli z kovové fólie. Tyto dlouhé role jsou následně rozděleny na menší části a naskládány na sebe a odděleny separátorem. Vše se pak umístí do uzavřeného prostoru, který je naplněn kapalným elektrolytem.
Popsaný výrobní proces je povětšinou využit i u nejnovějších typů baterií. Sakuú však sází na přístup, který spoléhá na téměř 10 metrů dlouhou 3D tiskárnu, jež dokáže pracovat s keramikou i kovy. Na vrstvu práškového materiálu stroj nejprve nanese polymerní pojivo a na něj pak ukládá vodivý kov. Tyto vrstvy jsou následně naskládány na sebe, díky čemuž vznikají elektrochemické články.
Kalifornští pro The Verge uvedli, že zmíněný postup firmě umožňuje vložit do daného prostoru více vrstev, než je tomu u konvenčních přístupů. Dovoluje totiž vytvářet tenčí konstrukční vrstvy a novou skládanou strukturu. Díky tomu mají jejich baterie buď o 100 procent větší kapacitu než současné lithium-iontové články, nebo jsou o polovinu menší a o 40 procent lehčí.
Další velkou výhodou 3D tisku je skutečnost, že by díky němu mělo být možné vytvářet baterie ve všech různých tvarech, což je u tradičního způsobu výroby velmi obtížné. Nově by tak měly vznikat články, které budou vyrobené na míru produktu, v němž budou umístěné. Aktuálně je tomu přitom naopak – přizpůsobit se musí daný výrobek.
Na sériovou výrobu si ještě počkáme
Nová technologie bude mít pravděpodobně největší využití při výrobě elektrických vozidel. Automobilové společnosti se už dlouho snaží zvýšit kapacitu baterií svých vozidel, aby se zlepšil dojezd i další jízdní vlastnosti. Třeba čínská firma Contemporary Amperex Technology chce upravit elektrické vozidlo Leapmotor tak, aby bylo možné zabudovat baterie do podvozku automobilů. Americká Tesla pak nedávno oznámila, že vynalezla nové lepidlo, díky němuž budou její baterie nosné, což jí umožní použít je jako konstrukční díly.
Než se ale baterie začnou sériově vyrábět, čeká kalifornskou firmu ještě mnoho práce, zatím se totiž podařilo sestrojit pouze prototypy s poměrně malou kapacitou. Jinými slovy, vývoj pravděpodobně zabere ještě několik let. Pokud se však ambiciózní plány společnosti podaří zrealizovat, mohlo by to výrazně pomoci třeba právě odvětví elektromobility, které si stále nezískalo důvěru velké části majitelů aut se spalovacím motorem.
