Během nedávného horovu Elona Muska s investory se objevila věta, která nejednoho fanouška i akcionáře mohla vyděsil: Musk řekl, že výroba nového elektrického článku pro vozy firmy narazila na “úzké hrdlo”. Firma sice pokročila v případě výroby, ale do jejího rozjezdu ještě zbývá spoustu práce.

Výraz “úzké hrdlo” znalcům Tesly totiž připomíná téměř smrtelné období firmy na přelomu let 2017 a 2018. Kalifonrská společnost tehdy měla veliké problémy s přípravou výroby Modelu 3. Musk musel vyškrabávat poslední finanční rezervy a přespával v kanceláři.

Model 3 samozřejmě uspěl, a firma se díky němu nadechla k dalšímu ohromnému růstu. Může se zdát, že tentokrát jsou sázky nižší – jde “jen” o novou baterii – ale tak to není.

Význam nového článku s označním 4680 pro Teslu je těžké přecenit. Měl by totiž dodat “šťávu” Muskovům sny o milionůch elektromobilů ročně. Dojezd vozů by se měl zvýšit o více než 50 %, 16 % z toho díky vyšší energetické hustotě nového článku, a náklady na baterie by měly klesnout na polovinu. Díky tomu by se v prodeji měla v příštích letech objevit Tesla za 25 tisíc dolarů, tedy zhruba půl milionu korun. (V Česku by samozřemě byla dražší minimálně o HDP.)

O hodně lepší váleček

Články v bateriových souborech jejích modelů dodnes velmi nápadně připomínají tužkové baterie. První generace článků Tesly se tak nazývala 18650, protože měla rozměry 18 na 65 milimetrů (tužkové baterie AA mají 14,9 na 50 mm, tyto první baterie Tesly tedy nebyly o mnoho větší). Pak přišly větší 2170 (21 na 70 mm), které měly tedy zhruba o polovinu větší objem. V září 2020 pak Tesla oznámila přechod na větší články 4680, které už mají zhruba pětkrát vyšší kapacitu než původní články 18650.

K tomuto údaji jedna poznámka, která dobře vystihuje Muskův postoj k reklamě a marketingu: během zmíněné prezentace v září 2020, během tzv. Battery Day, se opakovaně mluvilo o několikanásobně vyšší kapacitě. Nikdo ovšem zároveň jedním dechem nedodal, že zvýšení kapacity je dáno téměř úplně prostě zvýšením objemu baterie. Ne že by Tesla vysloveně lhala. Neudělala ale nic pro to, aby nezkušené posluchač nedošel ke špatnému závěru.

Vysloveně nepřesné pak bylo tvrzení, že nové baterie v automobilech Tesla jsou unikátní svou “strukturální konstrukcí”. To jednoduše znamená, že články jsou v baterii (paralelně) zapojeny co nejefektivněji, tedy aby se uspořilo místo a hmotnost. Ale stejný princip už použvají i další výrobci, například v mikroelektromobilu Wuling Mini.

Skutečných novinek je ale i přes tyto výhrady dost. Jedna spočívá ve způsobu odvodu a přívodu elektřiny ze samotného aktivního materiálu na póly baterie. To mají na starost v článcích malé vodivé prvky – anglicky nazývané „tabs“ – obvykle vyrobené z niklu, hliníku, případně mědi. „Tabs“ jsou jedním ze slabších míst baterie. Když se baterie rychle nabíjí či vybíjí, právě v těchto kovových prvcích vzniká velké množství tepla – což je pro lithiovou baterii samozřejmě velký problém.

Tesla si v roce 2020 podala patent na baterie, které se bez těchto vodivých prvků mají zcela obejít (baterie s „tabless“ elektrodami). Změna by měla údajně výrazně zjednodušit výrobu. Umísťování a připevňování „tabů“ totiž podle Muska i Baglina výrazným způsobem zdržovalo výrobu článků. Proces není okamžitý, a tak se kvůli němu musí článek na své cestě linkou zastavit. Bez těchto prvků se údajně může linka pohybovat v podstatě kontinuálně. Můžeme si ji údajně představit jako například plnicí linku na nápoje.

Odstranění kovových prvků by také mělo údajně velmi výrazně snížit množství odpadního tepla, které vzniká při rychlém nabíjení baterií. Což v důsledku může vést k nabíjení většími proudy a tedy zkrácení zastávek na dobíjecích stanicích.

Samozřejmě to je spíše hypotetická úspora. Rychlost dobíjení do značné míry záleží na parametrech samotných nabíječek, které provozovatel z pochopitelných důvodů nemůže měnit každý rok. Doma také tak velkými proudy těžko bude někdo dobíjet. „Tabless“ baterie by však mohly mít například zvýšenou životnost. Vyšší teploty bateriím rozhodně neprospívají.

Model článku 4680 společnosti Tesla (kredit Reddit user u/Bimmer3389)
Model článku 4680 společnosti Tesla (kredit Reddit user u/Bimmer3389)

Bez kanálů

Novým typem baterie by měla do jisté míry i dohánět konkurenci. Ještě v Modelu 3 totiž používá systém chlazení, který není úplně efektivní. Mezi řadami článků má kanálky na odvod odpadního tepla, které vlastně nejsou zapotřebí. Většina tepla totiž vzniká na obou koncích článků. Dělat mezi nimi místo na kanály je podle jiných výrobců znalců oboru v podstatě zbytečně.

Samozřejmě, znalcům nemusíte věřit. V případě Tesly se už mnohokrát mýlili. V tomto případě ale v podstatě uznává svou chybu i Tesla sama. Nové “balení” baterie kanálky mezi články mít nebude, místo toho budou články umístěny na kapalinou chlazené desce. Velmi podobně jako to je u elektromobilů GM, Fordu, Volkswagenu, Porsche a tak dále a tak podobně.

Místo by se mělo uspořit i jinak. Konstruktér a konzultant Sandy Munro, který proslul svým YouTube kanálem, kde rozebíra elektromobily, nedávno odhadl, že Tesla dokáže zvýšit výkon bateriových celků o více než 50 procent při zachování stejných rozměrů. Do rozměrů baterie pro Teslu 3, která má kapacitu 72 kWh, by se podle něj mohla vejít nová baterie s kapacitou cca 130 kWh.

Kromě zmíněné úspory vzniklé změnou chladícího systému by k tomu měly významně přispět i další změny v konstrukci. Více dílů by mělo být slepeváno, a také svařované části konstrukce se dají udělat efektivněji. Celkem by tam nové bateriové celky podle něj mohly obsahovat o 30 až 40 procent méně oceli.

Trochu to osolíme…

Nový typ 4680 bude mít pozměněné například i elektrody. Jedna změna bude na tradičně uhlíkové anodě. Uhlík se pro anody používá, protože dobře vede proud, má ovšem poměrně malou kapacitu. Na uložení jednoho lithiového iontu je zapotřebí „klece“ tvořené šesti atomy uhlíku. Naproti tomu například jediný atom křemíku dokáže navázat čtyři atomy lithia.

Tato výhoda je dlouho známá a s křemíkem se hojně experimentovalo, bohužel má i nepříjemné vlastnosti. Významnou je, že po pohlcení elektronů „bobtná“ – velmi výrazně se změní jeho objem, a to několikanásobně (řekněme pro jednoduchost zhruba na trojnásobek původního). Pokud postavíte baterie z křemíku s pomocí běžných postupů, stačí jen několik nabití, anoda se roztrhá na malé kousky a celý článek je k ničemu.

Přesto se v anodách křemík už používá, a nejen u Tesly. Je to totiž jeden z nejnadějnějších způsobů, jak kapacitu baterií zvýšit. Ovšem v současných anodách je křemíku málo, řádově jednotky procent z celkového objemu. Příměs je tak malá, že nárůst objemu není velký problém a zvýšení kapacity o několik procent za něj stojí.

Na Battery Day zaznělo, že množství křemíku by se mělo zvýšit několikanásobně, aby se dojezd při zachování objemu baterie zvýšil cca o 20 procent. Problém s „bobtnáním“ chce Tesla vyřešit tak, že baterie nebude znovu čistě křemíková – bude obsahovat i elastické materiály, které se mohou zmenšit tak, aby se kompenzovalo zvětšování křemíku v anodě. Jak vidno, v tomto ohledu je ještě co zlepšovat.

Změny by se měly dotknout i druhé elektrody, tedy katody (poznámka bokem: v dobíjecích bateriích se samozřejmě role elektrod mění podle toho, zda se nabíjí, či vybíjí, ale pro zjednodušení se jako anoda obvykle označuje elektroda, na které během vybíjení dochází k oxidaci). V první řadě Tesla potvrdila, že se pokusí zbavit kobaltu v bateriích.

Jak již asi víte, kobalt se používá v katodě baterií, obvykle v kombinaci s niklem a manganem v podobě materiálu známého jako NMC. Kobalt je z těchto materiálu nejdražší, navíc je dnes jeho produkce vázána na problematickou těžbu v Kongu.

I proto se většina výrobců snaží kobaltu zcela zbavit. V minulosti byly v NMC ve stejném poměru 1 : 1 : 1 nikl, mangan a kobalt. V nových bateriích ovšem tvoří velkou část materiálu pouze nikl (někdy téměř 90 procent) a kobaltu je cca 5 procent. Tesla tedy znovu není jediná, je v podstatě ilustrací obecného trendu, který by měl zjednodušit a zlevnit výrobu baterií obecně. Tesla možná bude, možná nebude první, důležité je, že vývoj pokračuje. V roce 2021 by mělo být vyrobeno cca 10 GWh těchto baterií, tak uvidíme, jaké informace od výrobce dostaneme – a jaké uniknou.

Článek Panasonic staršího typu 2170 určený pro elektromobily Tesla (kredit Tesla/Panasonic)

Za sucha to stále nejde

Součástí linky nebude podle všeho další technologie, od které si fanoušci hodně slibují. Tesla totiž zhruba v květnu 2019 dokončila koupi firmy Maxwell Technologies. Ta si dala mimo jiné za cíl radikálně zjednodušit jeden ze složitých kroků ve výrobě baterií a vyrábět elektrody „za sucha“.

Dnes se vstupní materiály pro obě elektrody nejprve musí rozpustit, pak lisovat a vysušit. Celý proces nejen výrobu zdržuje, ale také zdražuje, už kvůli nákladům na energie a nutné vybavení.

Maxwell Technologies přišly s demonstrací procesu výroby za sucha, který by se měl bez těchto kroků obejít. Po jeho dotažení do výroby by se obě elektrody měly velmi jednoduše lisovat za sucha a nízkých teplot do požadované podoby tenkého filmu.

Jak ovšem potvrdili Musk a Baglin, zatím jsou k dispozici pouze první prototypy technologie ve velmi malém, v podstatě laboratorním měřítku. Do výroby má tedy proces ještě opravdu daleko a nedá se předpokládat, že by Tesla tuto technologii dokázala dotáhnout do praxe během tří let, jak to slibuje u většiny ostatních „zlepšováků“, které na Battery Day prezentovala.

Ale možná se samozřejmě pleteme. V prezentacích Tesly bývá těžké odlišit šum od skutečného signálu.

Nejlepší ve výrobě

Všechna dílčí zlepšení mají jeden hlavní cíl: výrazně zjednodušit, zrychlit a tedy i zlevnit výrobu baterií ve velkém. Tesla, která sází na to, že investory naláká na velké cíle, tak především dala najevo, že hodlá ve výrobě baterií přejít na kvantitaivně novou úroveň.

Firma si dala za cíl vyrobit ročně baterie s celkovou kapacitou od 10 do 20 terawatthodin. Celková roční výrobní kapacita je dnes o dva řády nižší, pohybuje se zřejmě někde v pásmu nad 300 GWh ročně. Rekordní Gigafactory v Nevadě, která ještě není dostavěna, je koncipována na výrobu kolem 150 GWh za rok.

Jak zvýšit výrobu řádově stokrát? Tesla má dva recepty. Stejně jako řada jiných firem samozřejmě chystá stavbu dalších továren na baterie. Ale zároveň tvrdí, že „zlepšováky“ představené v rámci Battery Day mohou velmi výrazně zvýšit výrobu v již stojících továrnách. Kontinuální výroba jednodušších baterií, které pojmou více energie, může údajně zvýšit produkci z jedné linky zhruba sedminásobně.

Toto číslo je nutné brát s rezervou, protože máme k dispozici pouze nablýskanou prezentaci a „tvrdá data“ jsou předmětem obchodního tajemství. Podle odhadů agentury Bloomberg se ceny baterií (kompletních baterií, ne pouze článků) v roce 2020 pohybovaly v průměru někde kolem 140 dolarů za kilowatthodinu. Na Battery Day se hovořilo o tom, že zavedení představených novinek by mělo cenu snížit zhruba o něco více než 50 procent.

Pokud by tomu tak bylo, cena by se měla poměrně dostat dosti hluboko pod bedlivě sledovanou hranici 100 dolarů za kilowatthodinu. Zhruba na ní by se přitom elektrické vozy mohly v pořizovací ceně začít rovnat vozům se spalovacím motorem. Tedy zhruba na úrovni nového modelu Tesly, jehož existenci Musk v prezentaci potvrdil. 

A kdy by to mohlo být? Tesla je známá tím, že nedodržuje slíbené termíny. Koncem dubna Musk uvedl, že do výroby baterie zbývá 12 měsíců, ne-li 18 měsíců. V tom případě by bylo možné, že stávající dodavatelé baterií pro Teslu, tedy společnosti Panasonic, CATL, LG Energy Solution a SK Innovation, možná dodají baterii 4680 dříve než samotná Tesla. (Nový šéf Panasonicu potvrdil, že jeho společnost do výroby článků 4680 mohutně investuje, pokud se ukáží jako životaschopné).

Po měsících mlčení Tesla v srpnu konečně potvrdila, že odklad skutečně přijde. Kvůli nedostatku baterií bylo představení jejího Cybertrucku posunuto na rok 2022. Tento masivní pick-up je spolu s (rovněž odloženým) tahačem Semi jedním z horkých kandidátů na využití článků 4680. Vzhledem k rozměrům to nepochybně bude “žrout” energie.

Rychlý pád Afghánistánu do rukou hnutí Tálibán vyvolal po celém světě značnou politickou nervozitu. Součástí zjitřených debat jsou i otázky po tom, co se stane s obrovským nerostným bohatstvím země.

Afghánistán je jednou z nejchudších zemí na světě. V roce 2010 však Američané v rámci své vojenské mise zjistili, že země má velmi bohatá ložiska nerostů, která údajně mají hodnotu kolem jednoho bilionu amerických dolarů, podle zpravodajských magazínů The Diplomat či The Hill dokonce až tří bilionů USD. To samozřejmě dramaticky mění její ekonomické vyhlídky.

Zásoby nerostů, jako je železo, měď, zlato, stříbro či platina, jsou roztroušeny po mnoha provinciích Afghánistánu. V zemi se však nacházejí i ložiska tzv. vzácných zemin. To je skupina 17 prvků, měkkých kovů, které mají zajímavé fyzikální vlastnosti, například v oblasti magnetismu. Co je ale možná nejdůležitější, země by se mohla stát jedním z největších světových nalezišť lithia, což je zcela zásadní prvek pro výrobu dobíjecích baterií. Pentagon dokonce označil Afghánistán lithiovou Saudskou Arábií, to v narážce na vydatnost nalezišť této „ropy dneška“.

„Afghánistán je určitě jedním z nejbohatších regionů na tradiční drahé kovy, ale je bohatý i na kovy klíčové pro ekonomiku 21. století,“ řekl americké televizní stanici CNN Rod Schoonover, bezpečnostní expert a zakladatel Ecological Futures Group.

Ve hře jsou mocenské zájmy

Těžbě cenných nerostů v minulosti bránily bezpečnostní rizika, špatná infrastruktura a klimatické podmínky, zvláště velká sucha. Tyto okolnosti se za vlády Tálibánu pravděpodobně nezmění. Ve hře však jsou politickoekonomické zájmy zemí, jako je Čína, Pákistán a Indie, které se do těžebního byznysu mohou pokusit zapojit i navzdory současné chaotické situaci.

Velkým problémem země je rovněž chudoba a velmi slabá ekonomika. Podle zprávy amerického Kongresu zveřejněné letos v červnu žilo v roce 2020 odhadem 90 % Afghánců pod tamní hranicí chudoby, která je stanovena na 2 USD na den. Světová banka ve svém nejnovějším profilu této země uvedla, že afghánská ekonomika je velmi křehká a závislá na vnější pomoci. „Rozvoj a diverzifikace soukromého sektoru jsou omezeny nejistotou, politickou nestabilitou, slabými institucemi, nedostatečnou infrastrukturou, rozsáhlou korupcí a celkově složitým podnikatelským prostředím,“ uvádí se ve zprávě.

Další obtížnou překážkou, která brání zahájení efektivní těžby nerostů, je politická nekompetentnost či přímo korupce. Mnoho zemí se slabými či zkorumpovanými vládami trpí takzvaným „prokletím zdrojů“, což znamená, že z využívání přírodních zdrojů neprofituje místní obyvatelstvo a domácí ekonomika. A informace o afghánském nerostném bohatství, pocházející z dřívějších průzkumů provedených Sovětským svazem a v nedávné době potvrzené Američany, jsou samozřejmě obrovským lákadlem. Poptávka po kovech, jako je lithium, kobalt nebo neodym, totiž roste s tím, jak se stále větší část světa snaží přejít na elektromobilu a další emisně čisté technologie.

Mezinárodní agentura pro energii (IEA) v květnu uvedla, že celosvětovou produkci lithia, mědi, niklu, kobaltu a vzácných zemin, je třeba velmi rychle zvýšit. Jinak hrozí, že se nepodaří splnit klimatické cíle. Celých 75 % celosvětové produkce lithia, kobaltu a vzácných zemin přitom v současné době zajišťují pouze tři země – Čína, Demokratická republika Kongo a Austrálie. To je pochopitelně varovná informace a zálusk Číny na těžbu v Afghánistánu obavy z monopolismu a nekalých geopolitických záměrů rozhodně nerozptyluje.

Další důležitou a mnohým jistě známou srovnávací informací, která ještě zvýrazňuje naléhavost „afghánského nerostného problému“, je, že průměrný elektromobil vyžaduje ke své výrobě šestkrát více minerálů než konvenční automobil. Lithium, nikl a kobalt jsou klíčové pro výrobu baterií, elektrické obvody zase vyžadují obrovské množství mědi a hliníku. A vzácné zeminy jsou zapotřebí i k výrobě magnetů, například do větrných turbín.

„Pokud bude mít Afghánistán několik let klidu, umožní mu to rozvoj v čerpání svých nerostných zdrojů a může se tak během deseti let stát jednou z nejbohatších zemí v této oblasti,“ řekl v roce 2010 magazínu Science Said Mirzad z americké výzkumné organizace Geological Survey. Takový klid však dosud nenastal a většina afghánského nerostného bohatství stále zůstává v zemi, řekl Mosin Khan z think tanku Atlantická rada a dřívější člen Mezinárodního měnového fondu.

Co brzdí rozvoj těžby

Problémem je jistě značná náročnost těžby. I když se v Afghánistánu již těží zlato, měď a železo, těžba lithia a prvků vzácných zemin vyžaduje mnohem větší investice, technické know-how a také více času. IEA odhaduje, že od objevení ložiska do zahájení výroby to trvá v průměru 16 let.

Podle Khana vytvářejí v současné době nerostné suroviny Afghánistánu zisk ve výši pouhé jedné miliardy dolarů ročně. Khan přitom odhaduje, že 30 % až 40 % tohoto zisku bylo odsáváno korupcí a také Tálibánem, který měl pod kontrolou řadu menších těžebních projektů. Nyní je poměrně pravděpodobné, že Tálibán využije své znovunabyté moci k tomu, aby těžební činnosti v zemi rozšířil. „Tálibán převzal moc, ale přerod z povstalecké skupiny na celostátní vládu nebude zdaleka jednoduchý,“ upozornil Joseph Parkes, bezpečnostní analytik společnosti Verisk Maplecroft, která se zabývá analýzou rizik. Podle něj je doba, kdy se správa tamního těžebního sektoru standardizuje a stane se funkční, pravděpodobně ještě velmi vzdálena.

Khan poznamenává, že zahraniční investice bylo těžké získat již předtím, než Tálibán svrhl afghánskou civilní vládu podporovanou Západem. Získání soukromého kapitálu tak bude nyní ještě obtížnější, zejména proto, že mnoho nadnárodních firem a investorů se stále více přiklání k vyšším environmentálním, sociálním a správním standardům.

Státem podporované projekty motivované geopoliticky, tedy rozšiřováním politické moci, by však mohly být jiným příběhem. Například Čína, která je mimo jiné celosvětovým lídrem v těžbě vzácných zemin a v současné době také největším zahraničním investorem v Afghánistánu, již oznámila, že s Tálibánem udržuje kontakt a i nadále s ním hodlá vyjednávat.

Je faktem, že Čína se pokouší konkurovat západním zemím v rozvoji zelených technologií. Lithium a vzácné zeminy jsou přitom díky své hustotě a fyzikálním vlastnostem v rámci tohoto snažení zatím nenahraditelné. Snaha získávat nad těmito zdroji kontrolu tedy zapadá do dlouhodobé čínské geopolitické strategie.

Pokud by Čína do těžebních projektů v Afghánistánu skutečně vstoupila, vzhledem k dosavadním čínským praktikám by však hrozilo, že tyto projekty nebudou v souladu s konceptem udržitelnosti a environmentalistickými standardy, domnívá se Rod Schoonover. Avšak vzhledem k tomu, že středoasijský region bude pravděpodobně i nadále politicky velmi nestabilní, je možné, že Peking se bude ke spolupráci s Tálibánem stavět spíše rezervovaně a bude pro své mocenské zájmy hledat jiné, stabilnější regiony. Čína se totiž v Afghánistánu již v minulosti spálila – to když se pokusila investovat do projektu těžby mědi, který však záhy zkrachoval.

Plánovaná česká továrna na baterie do elektromobilů, takzvaná gigafactory, by mohla vyrobit baterie o kapacitě více než 30 gigawatthodin, což vystačí pro 400 až 800 tisíc osobních automobilů ročně. Záleží na technologii výrobce, respektive výrobců baterií z cínoveckého lithia a kapacitě finálních baterií. To novinářům sdělila mluvčí ČEZ Barbora Peterová. V současném plánu projektu těžby lithia společnosti Geomet, ve které má polostátní ČEZ majoritní podíl, je podle ní vytěžení a následné zpracování 34,5 milionu tun rudy během 21 let od začátku těžby. To se přitom plánuje na rok 2025.

Znamenalo by to tedy nejspíše, že ČEZ plánuje roční kapacity zvažované “obrtovárny” někde v rozmezí 20-50 gigawatthodin roční výroby. Je to samozřejmě pouze hrubý odhad, který je založený na průměrné kapacity baterie elektromobilu kolem 50 kWh (v roce 2021 byla 43 kWh). To je plně srovnatelné s Gigafactory 1, známé také jako Giga Nevada, tedy první závodem tohoto typu, který postavily v Nevadě společnosti Tesla a Panasonic (podíl Panasonicu byl významný a jeho technologie byly pro rozjezd klíčové).

Na pohled není skromný cíl. Nevadská Gigafactory 1 byla v roce 2020 největším výrobnou baterií ve světě a vyrobila baterie s kapacitou cca 37 GWh. ČEZ tedy v podstatě říká, že chce zvládnout podobý úkol jako Tesla. Je ovšem nutné vzít v úvahu, že know-how na stavbu podobných podniků rychle přibývá a postavit desátou či dvacátou továrnu takového typu už nebude tak obtížný úkol jako postavit první. Ale i tak půjde o projekt, na kterém se dá leccos zkazit.

ČEZ si zatím věří: „Zatím jsme neidentifikovali žádné zásadní překážky, které by budoucí těžbě a následnému zpracování bránily. Provádíme desítky zkušebních vrtů a pracujeme na finální ekonomické a technologické studii proveditelnosti. Ta má upřesnit závěry z předběžné studie proveditelnosti a přinést odpovědi na všechny důležité otázky. V zásadě na to, jak otevřít důl a jak těžit a jak pak z vytěženého materiálu získat lithium,“ řekla Peterová. Uvidíme za několik let

Konečné rozhodnutí by podle ní mělo padnout v roce 2023, pak by mohla následovat stavba závodu s tím, že zahájení těžby by bylo v roce 2025. „Paralelně běží práce na povolovacích řízeních včetně běžícího procesu EIA (posudek vlivu na životní prostředí). Nyní čekáme na vyjádření ministerstva, které stanoví oblasti, na které se máme zaměřit při zpracování dokumentace vlivu stavby na životní prostředí,“ uvedla mluvčí.

Potřebujeme ji, tvrdí experti

Vicepremiér Karel Havlíček (za ANO) a generální ředitel ČEZ Daniel Beneš v posledním červencovém týdnu podepsali memorandum o podpoře plánovaného projektu gigafactory v Česku. Zájem podle Havlíčka má Volkswagen (VW), jehož součástí je i česká automobilka Škoda Auto, a korejská LG. Z materiálu, který má ČTK k dispozici, vyplývá, že investice má v první fázi činit minimálně 52 miliard korun a v souvislosti s ní se předpokládá vznik minimálně 2300 nových pracovních míst. Favoritem pro stavbu takzvané gigafactory je areál bývalé hnědouhelné elektrárny Prunéřov 1, kterou loni ČEZ odstavil.

Většina expertů, které nedávno oslovila ČTK, se shodla, že plánovaný vznik továrny na baterie pro elektromobily v Česku je pro tuzemský automobilový průmysl kvůli vývoji na trhu a směřování Evropy k nízkoemisním zdrojům téměř nutností. Šéf ČEZ Beneš v úterý uvedl, továrna na baterie pro elektroautomobily by při optimistickém scénáři mohla v ČR stát mezi roky 2026 až 2028. Dodal, že výše podpory státu pro plánovanou stavbu gigafactory v tuto chvíli není dojednaná, tvořit ji podle něj má přímá podpora i daňové úlevy.

Vedoucí odboru surovinového informačního systému České geologické služby Jaromír Starý uvedl, že v Česku je v současnosti evidováno 571,5 milionu tun rudy s 1,14 milionu tun lithia. Uvedl, že v ČR jsou proti dřívějším třem už jen zhruba dvě procenta světových zdrojů lithia. „Průzkumy a přírůstky zdrojů ve světě pokračují,“ vysvětlil. V Česku je malé množství na ložisku ve Slavkovském lese a naprostá většina na Cínovci. „Předmětem dobývání budou nejbohatší a nejpřístupnější části cínoveckého ložiska,“ dodal.

Prodeje elektromobilů od 2011
Prodeje elektromobilů a plug-in hybridů od 2011 na hlavních trzích

Nejen lithium

Dodejme k tomu, že na Cínovci by se nemělo mluvit pouze o těžbě lithia. Do značné míry by se pokračovalo v tradici místní těžby cínu, ale s podstatně větším důrazem na příměse, které v minulosti nebyly důležité. (Ostatně druhé, menší cínovecké naleziště, je v podstatě skládka.)

Jde o přirozený důsledek vývoje technologií. Například jáchymovský smolinec býval doslova odpad, kterým se zaplňovala nepoužívaná důlní díla, protože nikdo nevěděl o jaderném štěpení. Stejně tak wolfram byl dlouho nevyužitelný, protože ještě nebyly objeveny moderní postupy legování kovů. O lithiu na Cínovci se ví již dávno a před sametovou revolucí se s jeho extrakcí i v menším experimentovalo, ale nebyl pro něj odbyt.

Pestré složení cínovecké rudy znamená, že zpracování by probíhalo v několika krocích. Separace wolframu a cínu se dá nejspíše provádět odstředivou silou, protože nerosty, ve kterých tyto dva prvky jsou na Cínovci obsaženy, jsou poměrně těžké. V podstatě jde o průmyslovou obdobu rýžování zlata, při kterém při rotaci postupně vypadávají z pánve lehčí složky, až na místě zůstanou nejtěžší zlatá zrna.

Cinvaldit, tedy nerost obsahující lithium, by se měl údajně z rozdrcené rudy získávat magnety. Společnost European Metal Holding tvrdí, že by mělo jít o proces velmi efektivní, s výnosem 92 procent, což je z hlediska těžařů výrazné plus.

Skryje se pod zemí?

Zajímavou otázkou bude, jakou přesně technologie firma zvolí. Těžba na Cínovci by byla zřejmě nejlevnější povrchově. Jedna část ložiska totiž dosahuje až k povrchu. Ovšem otevření lomu v centru Cínovce je zcela nereálné, a tak se zatím počítá, že by se horníci vrátili pod zem zhruba ve stejných místech, kde se pohybovali do ukončení těžební činnosti na začátku 90. let.

Většina činnosté, včetně oddělování rud od hlušiny, by snad podle předběžných informací měla probíhat v podzemních prostorách dolu. Na povrchu by měly být patrné jen malé stopy důlní činnosti, například dopravníku k železničnímu nádraží u Dubí, odkud by se materiál měl vozit dále do – zatím hypotetického – zpracovatelského závodu. Podzemní řešení by mělo nejen pomoci splnit ekologické požadavky na provoz a zaručit podporu místních obyvatel, ale také minimalizovat náklady na dopravu.

Pohled na Cínovec
Pohled na Cínovec (Jens Jäpel)

Firma ve své předběžné studii proveditelnosti v roce 2017 odhadovala, že na Cínovci by se cena těžby měla pohybovat kolem 3 500 dolarů za tunu obvyklé prodejní suroviny, tedy uhličitanu lithného (LI2CO3), což je vůbec nejnižší cena ze všech lokalit, kde se lithium těží z pevných hornin.

K nízké ceně má přispět, že se v ložisku budou těžit další suroviny, především cín a wolfram. Bez nich by byly podle dnešních odhadů těžarů provozní náklady téměř o polovinu vyšší a pohybovaly by se někde kolem pět tisíc dolarů na tunu uhličitanu lithného. Dále k relativně nízké ceně přispívají i další skutečnost jako fakt, že horninu lze poměrně snadno drtit a rudy oddělit či lokalita: ložisko není někde uprostřed divočiny, a má tak snadno zaručené dodávky zemního plynu, elektřiny, vody, přístup k dopravní infrastruktuře, dostatečně vzdělaným zaměstnancům atd.

Konečně k něčemu!

Poprvé lidé existenci lithia jako prvku zaznamenali zhruba před dvěma stoletími. Přesně v roce 1817, kdy si švédský chemik Johan August Arfwedson v brazilském nerostu všiml neznámého kovu s vlastnostmi velmi podobnými draslíku či sodíku. Pojmenoval ho lithium, od řeckého výrazu pro „kámen“ (lithos), protože se ho na rozdíl dvou výše zmíněných prvků podařilo objevit v nerostu (draslík byl totiž objeven v rostlinném popelu, sodík byl známý i díky tomu, že je přítomen krvi).

Dlouhou dobu se lithium využívalo spíše okrajově. Úspěšné využití našlo například v psychiatrii při léčbě bipolární poruchy. Své omezení našlo také ve sklářství, kde je důležitou složkou transparentních glazur pro redukční výpal keramiky. Používá se i pro snižování bodu tání, úpravu viskozity a součinitele tepelné roztažnosti (třeba na materiál pro sklokeramické varné desky). Své využití našlo i v metalurgii, kde se využívá zejména k výrobě lehkých slitin pro leteckou a kosmickou techniku

Ale skutečný lithiový boom přišel s rokem 1991, kdy se na trhu poprvé objevily lithium-iontové baterie (tehdy od Sony). Právě „lionky“ byly nezbytným doplňkem moderní spotřební elektroniky a spustily éru moderních elektromobilů. Poptávka po lithiu od té doby roste a využití v bateriích dnes trhu dominuje: v roce 2020 zhruba 70 procent světové využití tohoto kovu směřovalo do výroby baterií. (Druhým nejčastější využití bylo právě ve sklo-keramickém průmyslu.)

Výbor pro vědu a technologie britské Sněmovny lordů vyzývá vládu, aby vyvinula strategii pro zajišťování klíčových surovin pro výrobu EV baterií. Podle výboru je nezbytně nutné urychlení vývoje těchto baterií, jinak hrozí, že britský automobilový průmysl přestane být konkurenceschopný.

Podle zprávy o úloze baterií a palivových článků při naplňování ambicí Spojeného království, kterou nedávno uveřejnil výbor pro vědu a technologie britské horní parlamentní komory, by britské automobilky nemusely přežít přechod k elektromobilitě a plnit cíle související s úsilím o dosažení uhlíkové neutrality v roce 2050, pokud se v dohledné době nezvýší investice do výzkumu a vývoje baterií pro elektromobily.

Zpráva zdůrazňuje, že vláda Spojeného království by měla zajišťovat přístup ke kritickým surovinám pro výrobu těchto baterií a podporovat budování dalších továren na výrobu baterií, protože mezinárodní konkurence rychle sílí, a to jak finančně, tak právě v získávání klíčových zdrojů surovin. „Bez výraznějšího rozšíření výrobních kapacit se nepodaří dosáhnout stanoveného cíle, jímž je do roku 2030 zastavit produkci vozů se spalovacími motory, nebo se jej podaří dosáhnout, ale pouze s pomocí baterií a vozidel dovážených ze zahraničí,“ upozorňuje zpráva.

Podpora přichází z mnoha stran

EU zahájila strategickou finanční podporu bateriového průmyslu v roce 2017, a to jak s pomocí veřejných, tak i soukromých zdrojů. Finanční prostředky poskytují vlády členských zemí, univerzity a také výrobní společnosti, včetně předních výrobců automobilů.

V předloňském roce, kdy tyto investice v rámci EU dosáhly 4,7 miliardy eur, se do iniciativy výrazným způsobem zapojila i Evropská investiční banka (EIB), která na podporu bateriového průmyslu vynaložila 950 milionů eur. O rok později banka zvýšila tuto podporu další investicí ve výši přesahující 1 miliardu eur. Během jednoho roku tak podpora EIB dosáhla výše na úrovni podpory, kterou tomuto sektoru poskytla během celého předešlého desetiletí.

V rámci programu Horizon Europe začala Evropská komise podporovat průmyslové partnerské projekty v oblasti výzkumu a vývoje. Díky tomu by se mělo zajistit financování výzkumu a vývoje nové generace baterií. Tyto investice jsou součástí strategického plánu EU stát se do roku 2050 klimaticky neutrální. Sněmovna lordů v tomto kontextu zdůrazňuje: „Současný trend výroby baterií ve Velké Británii není dostatečný k tomu, aby dokázal podpořit přechod automobilového průmyslu k elektromobilitě či ke splnění našeho klimatického závazku.“

V nedávné době japonská automobilka Nissan oznámila, že ve Velké Británii plánuje vybudovat bateriovou gigafactory. Britská vláda nyní podle zjištění Financial times údajně vedle Nissanu jedná o podobných projektech s dalšími pěti společnostmi, konkrétně s Fordem, LG, Samsungem a start-upy Britishvolt a InoBat Auto, aby pro elektromobily do budoucna zajistila dlouhodobě stabilní dodávky baterií. Vládní administrativa poslední vývoj komentovala poměrně suše: pracuje prý na „zajištění výstavby gigatováren a nadále těsně spolupracuje s investory a výrobci automobilů na realizaci plánů sériové výroby baterií ve Velké Británii“.

Zpráva výboru horní sněmovny však varuje, že tempo a rozsah výstavby těchto výrobních zařízení nemusí být dostatečný a nebude pokrývat rychle rostoucí poptávku po bateriích. Hrozí tedy, že se výrobci automobilů s největší pravděpodobností začnou přesouvat do zámoří. Vědecký výbor proto vyzval britskou vládu, aby vypracovala strategii, která by jasně specifikovala, jakým způsobem budou získávány kritické suroviny potřebné pro výrobu baterií, jako je lithium, kobalt nebo hořčík.

Podle výboru totiž existuje „naprostý rozpor“ mezi optimistickými oznámeními britské vlády a obavami zainteresovaných stran z oblasti výzkumu a průmyslu. Na základě nové obchodní dohody s EU navíc čelí britský automobilový průmysl požadavku, aby bylo alespoň 55 % součástí každého vozidla vyrobeno v EU nebo Velké Británii. „Bez existence nezbytných britských dodavatelských řetězců se výroba přesune do EU,“ varovně uzavírá zpráva výboru pro vědu a technologie Sněmovny lordů.

Ještě nemusí být tak zle

Situace však zřejmě přece jen není tak pochmurná, jak by se mohlo na základě parlamentní zprávy zdát. Nedávno například bylo na podporu britského bateriového průmyslu v rámci speciálního dotačního programu Faraday Battery Challenge investováno 10 milionů GBP. Tuto částku z fondu, v němž je k tomuto účelu celkem připraveno 330 milionů GBP, si rozdělí 17 konkrétních projektů, na kterých již pracují firmy a výzkumné instituce v celé zemi.

Mezi podpořenými projekty je například konsorcium vedené společností LiNa Energy, které vyvíjí sodíkovo-niklové baterie (sodium-nickel-chloride). Tento nový koncept by měl jednak zlepšit výkon článků a za druhé by měl optimalizovat jejich výrobu s ohledem na velkosériovou produkci, její dekarbonizaci a následnou recyklaci článků.

Další dotovaný projekt, vedený společností Anaphite, si klade za cíl vyvinout rychlejší způsob nabíjení baterií, a to pomocí vpravením grafenu do bateriové katody.

Finanční podpora z fondu Faraday Battery Challenge přichází krátce po oficiálním otevření specializovaného centra Battery Industrialisation Centre (UKBIC), jehož předpokládaný význam podtrhla účast britského premiéra Borise Johnsona na otevíracím ceremoniálu. Jedná se o výzkumnou instituci, která by měla propojovat vývoj nových bateriových technologií a sériovou výrobu. Útočiště v něm najde i několik projektů financovaných z výše uvedeného programu. Jeden z nich tam bude například testovat možnost realizovat ve Velké Británii výrobu ultra power článků.

Zatímco ještě před rokem 2020 se podíl elektromobilů a vozidel s hybridním pohonem na trhu zvyšoval sice poměrně rychlým, ale konstantním tempem, dnes již automobilky masivně investují převážně jen do elektromobility. Ruku v ruce s tímto trendem jde trvale sílící tlak na automatizaci výroby – elektromotorů, elektroniky a baterií.

S narůstajícím objemem výroby elektromobilů roste také poptávka po bateriích. V roce 2020 se prodej strojů a systémů pro výrobu bateriových článků zvýšil zhruba o 40 %, uvedla nedávno společnost společnost Festo, která je předním světovým dodavatelem v oboru průmyslové automatizace, 

Výroba baterií je velmi složitá. Festo nabízí celou řadu produktů a řešení pro výrobu strojů a systémů, které jsou určeny speciálně pro toto průmyslové odvětví. Uplatňují se v celém procesním řetězci výroby bateriových článků: od komponent pro procesní automatizaci nasazené při zpracování surovin přes produkty v plně automatizované výrobě bateriových článků, které neobsahují měď, zinek ani nikl a jsou vhodné do suchých a čistých prostor, až po montážní systémy určené pro instalaci bateriových modulů do vozidel. 

Postup se od klasické montáže motoru v mnohém liší. Zatímco výroba motoru vyžaduje „pouze“ vysoce přesnou instalaci mechanických součástí, výroba bateriových modulů se neobejde bez manipulace s drahými a potenciálně nebezpečnými elektrochemickými součástkami. Uchopení a přeprava těchto komponent tedy musí být nejen přesné, ale především bezpečné.

Na systémy pro montáž a demontáž bateriových modulů a bateriových se tedy kladou poněkud jiné požadavky. Dokumentuje to například zařízení, které na letošním (stále ještě digitálním) veletrhu Hannover Messe představila právě společnost Festo. Pracuje na principu zajišťovací mechanismus, který se pomocný otočného systému umístí pod bateriový článek, se kterým se manipuluje, a účinně brání nechtěnému pádu. Mechanický zajišťovací systém brání pádu i v případě nečekaného výpadku proudu. 

Mechanické vyrovnání článku během pohybu sledují optická čidla. V průběhu montáže se současně měří i elektrická polarita článku. Pokud není napětí na článku správné, okamžitě je ze systému vyřazen. Důležité je i to, aby byly články umístěny do krytu modulu ve správné orientaci. Kdyby došlo k instalaci baterie s nesprávně orientovanými póly, v modulu by mohlo dojít ke zkratu.

Podvozek elektromobilu s integrovanou baterií (foto Festo)
Podvozek elektromobilu s integrovanou baterií (foto Festo)

Podle současných průmyslových standardů je manipulátor také vybaven zařízením na sběr dat z výroby, která se vyhodnocují a na jejich základě se zjišťuje, jestli se některá součástka neblíží ke konci své životnosti, jestli se neblíží čas na servis apod.

Modulární montážní systém pro bateriové moduly a bateriové sady od Festo umí také baterie v opačném pořadí kroků demontovat. To je velmi užitečné, poněvadž recyklace baterií bude z hlediska udržitelnosti v budoucnu čím dál tím důležitějším prvkem.

Čínský výrobce baterií EVE Energy by se mohl stát po společnosti CATL druhým dodavatelem článků LFP společnosti Tesla. Podle zpráv médií jsou jednání mezi společnostmi Tesla a EVE Energy již v pokročilé fázi.

Rozhovory mají být údajně uzavřeny ve třetím čtvrtletí roku 2021. Rozhovory se údajně týkají dodávek pro šanghajskou továrnu Gigafactory. Jak uvedl jeden z odkazovaných insiderů, EVE je již v závěrečné fázi testování produktů pro Teslu. Společnost Tesla ani EVE Energy na dotazy o komentář nereagovaly. EVE Energy se specializuje na vývoj a výrobu článků LFP, tedy lithium-železo-fosfátových článků.

Baterie pro masy?

Během “Bateriového dne” v září 2020 oznámil generální ředitel společnosti Tesla Elon Musk záměr zaměřit se více právě na baterie LFP. Týká se to především modelů “Standard Range”, v nichž mají být použity robustní a odolně baterie toho typu. Tyto “železité” akumulátory mají sice nižší energeetickou hustotu a poskytuí tedy při stejných rozměrech baterie kratší dojezd, ale jsou výrazně levnější, protože používají železo namísto dražších materiálů, jako je nikl, mangan nebo kobalt.

Jak již asi víte, kobalt se používá v katodě baterií, obvykle v kombinaci s niklem a manganem v podobě materiálu známého jako NMC. Kobalt je z těchto materiálu nejdražší, navíc je dnes jeho produkce vázána na problematickou těžbu v Kongu. I proto se většina výrobců snaží zbavit v první řadě právě kobaltu.

V minulosti byly v NMC ve stejném poměru 1 : 1 : 1 nikl, mangan a kobalt. V nových bateriích ovšem tvoří velkou část materiálu pouze nikl (někdy téměř 90 procent) a kobaltu je cca 5 procent. Tesla tedy znovu není jediná, je v podstatě ilustrací obecného trendu, který by měl zjednodušit a zlevnit výrobu baterií obecně. Tesla možná bude, možná nebude první, důležité je, že vývoj pokračuje.

Pro varianty “Long Range” nebo “Performance” se budou nadále instalovat baterie NMC, ale s již zmíněným sníženým obsahem kobaltu. V závislosti na konstrukci modelu budou použity katody s vysokým obsahem niklu nebo manganu. Vzhledem k tomu, že poptávka po niklu roste mnohem rychleji než těžební kapacity, mohly by nedostatky v dodávkách a rostoucí ceny omezit výrobu velkoobjemových modelů – proto je kladen důraz na články LFP pro vozidla se standardním dojezdem.

Zvyšování cen se však nevyhýbá ani článkům LFP: o víkendu Tesla zvýšila vstupní cenu pro Model 3 Standard Range v Číně (s články LFP od společnosti CATL) o 1 000 jüanů (128 eur) na 250 900 jüanů – podle agentury Reuters byl tento krok odůvodněn kolísáním nákladů.

V loňském roce byly některé vozy Model 3 Standard Range+ vyrobené v Číně dodány také do Evropy. Zatímco samotné vozy přesvědčily svým kvalitním zpracováním, objevily se četné zprávy o horším výkonu při nabíjení (zejména v chladném počasí) a o případech zablokování některých vozidel, kdy se vůz vypnul i přes to, že baterie byla stále nabitá. Krátce poté Tesla vydala aktualizaci softwaru, která optimalizovala správu baterie.

Elektromobilita má několik velkých problémů. Hlavní je ovšem jeden: cena. Většina uživatelů se k elektromobilům nestaví až tolik odmítavě, a byť elektromobily nejsou v současné podobě vhodné pro každé použití, větší problém je, že si je každý nemůže rozhodně dovolit.

Co se s tím dá dělat? Hlavním část ceny nového elektromobilu tvoří baterie. Cena rozhodně není ani zdaleka tak nízká, aby elektromobily mohly v pořizovací ceně konkurovat cenům se spalovacím motorem. Vývoj musí dále pokračovat.

Tak jak na to?

Různé automobilky na to jdou různě. Informace z vývojových kancelářích automobilek i výrobců baterií máme samozřejmě kusé, ale něco víme, Například společnost General Motors, která se stala v posledních letech „černým koněm“ v závodu o obsazení trhu s elektromobily, spoléhá na „pytlíkové“ baterie.

Vedoucím na trhu je ovšem jednoznačně společnost Tesla. Ta má zřejmě nejlevnější baterie ze všech automobilek, navíc její cenový náskok zřejmě ještě nějakou dobu vydrží. Tesla přitom na rozdíl od GM se na první pohled drží tradiční technologie.

Články v bateriových souborech jejích modelů dodnes velmi nápadně připomínají tužkové baterie. První generace článků Tesly se tak nazývala 18650, protože měla rozměry 18 na 65 milimetrů (tužkové baterie AA mají 14,9 na 50 mm, tyto první baterie Tesly tedy nebyly o mnoho větší). Pak přišly větší 2170 (21 na 70 mm), které měly tedy zhruba o polovinu větší objem. V září 2020 pak Tesla oznámila přechod na větší články 4680, které už mají zhruba pětkrát vyšší kapacitu než původní články18650.

Vnější podoba ovšem trochu klame. Nový článek neobsahuje sice žádné zcela převratné a revoluční novinky, pokud ovšem můžeme věřit prezentaci ze září, představuje citelné vylepšení stávajících technologií. Takové, které může například elektromobily cenově velmi citelně přiblížit běžným vozům a otevřít bateriím i další nové trhy v celém sektoru skladování energie.

Tesla Model Y (kredit Tesla)
Tesla Model Y Tesla Model Y (kredit Tesla)

Bez tabů

Jedna novinka tkví ve způsobu odvodu a přívodu elektřiny ze samotného aktivního materiálu na póly baterie. To mají na starost v článcích malé vodivé prvky – anglicky nazývané „tabs“ – obvykle vyrobené z niklu, hliníku, případně mědi. „Tabs“ jsou jedním ze slabších míst baterie. Když se baterie rychle nabíjí či vybíjí, právě v těchto kovových prvcích vzniká velké množství tepla – což je pro lithiovou baterii samozřejmě velký problém.

Tesla si v květnu podala patent na baterie, které se bez těchto vodivých prvků mají zcela obejít (baterie s „tabless“ elektrodami). Změna by měla údajně výrazně zjednodušit výrobu. Umísťování a připevňování „tabů“ totiž podle Muska i Baglina výrazným způsobem zdržovalo výrobu článků. Proces není okamžitý, a tak se kvůli němu musí článek na své cestě linkou zastavit. Bez těchto prvků se údajně může linka pohybovat v podstatě kontinuálně. Můžeme si ji údajně představit jako například plnicí linku na nápoje.

Odstranění kovových prvků by také mělo údajně velmi výrazně snížit množství odpadního tepla, které vzniká při rychlém nabíjení baterií. Což v důsledku může vést k nabíjení většími proudy a tedy zkrácení zastávek na dobíjecích stanicích.

Samozřejmě to je spíše hypotetická úspora. Rychlost dobíjení do značné míry záleží na parametrech samotných nabíječek, které provozovatel z pochopitelných důvodů nemůže měnit každý rok. Doma také tak velkými proudy těžko bude někdo dobíjet. Rozhodně si ovšem dokážeme představit, že „tabless“ baterie by mohly mít vyšší životnost. Vyšší teploty bateriím rozhodně neprospívají.

Výroba lithiových článků na lince společnosti Panasonic (kredit Panasonic)
Výroba lithiových článků na lince společnosti Panasonic (kredit Panasonic)

Větší, lepší

Nový typ 4680 bude mít pozměněné například i elektrody. Jedna změna bude na tradičně uhlíkové anodě. Uhlík se pro anody používá, protože dobře vede proud, má ovšem poměrně malou kapacitu. Na uložení jednoho lithiového iontu je zapotřebí „klece“ tvořené šesti atomy uhlíku. Naproti tomu například jediný atom křemíku dokáže navázat čtyři atomy lithia.

Tato výhoda je dlouho známá a s křemíkem se hojně experimentovalo, bohužel má i nepříjemné vlastnosti. Významnou je, že po pohlcení elektronů „bobtná“ – velmi výrazně se změní jeho objem, a to několikanásobně (řekněme pro jednoduchost zhruba na trojnásobek původního). Pokud postavíte baterie z křemíku s pomocí běžných postupů, stačí jen několik nabití, anoda se roztrhá na malé kousky a celý článek je k ničemu.

Přesto se v anodách křemík už používá, a nejen u Tesly. Je to totiž jeden z nejnadějnějších způsobů, jak kapacitu baterií zvýšit. Ovšem v současných anodách je křemíku málo, řádově jednotky procent z celkového objemu. Příměs je tak malá, že nárůst objemu není velký problém a zvýšení kapacity o několik procent za něj stojí.

Na Battery Day zaznělo, že množství křemíku by se mělo zvýšit několikanásobně, aby se dojezd při zachování objemu baterie zvýšil cca o 20 procent. Problém s „bobtnáním“ chce Tesla vyřešit tak, že baterie nebude znovu čistě křemíková – bude obsahovat i elastické materiály, které se mohou zmenšit tak, aby se kompenzovalo zvětšování křemíku v anodě. Jak vidno, v tomto ohledu je ještě co zlepšovat.

Změny by se měly dotknout i druhé elektrody, tedy katody (poznámka bokem: v dobíjecích bateriích se samozřejmě role elektrod mění podle toho, zda se nabíjí, či vybíjí, ale pro zjednodušení se jako anoda obvykle označuje elektroda, na které během vybíjení dochází k oxidaci). V první řadě Tesla potvrdila, že se pokusí zbavit kobaltu v bateriích.

Jak již asi víte, kobalt se používá v katodě baterií, obvykle v kombinaci s niklem a manganem v podobě materiálu známého jako NMC. Kobalt je z těchto materiálu nejdražší, navíc je dnes jeho produkce vázána na problematickou těžbu v Kongu.

I proto se většina výrobců snaží kobaltu zcela zbavit. V minulosti byly v NMC ve stejném poměru 1 : 1 : 1 nikl, mangan a kobalt. V nových bateriích ovšem tvoří velkou část materiálu pouze nikl (někdy téměř 90 procent) a kobaltu je cca 5 procent. Tesla tedy znovu není jediná, je v podstatě ilustrací obecného trendu, který by měl zjednodušit a zlevnit výrobu baterií obecně. Tesla možná bude, možná nebude první, důležité je, že vývoj pokračuje. V roce 2021 by mělo být vyrobeno cca 10 GWh těchto baterií, tak uvidíme, jaké informace od výrobce dostaneme – a jaké uniknou.

Model článku 4680 společnosti Tesla
Model článku 4680 společnosti Tesla (kredit Reddit user u/Bimmer3389)

Za sucha to stále nejde

Součástí linky nebude evidentně další technologie, od které si fanoušci hodně slibují. Tesla totiž zhruba v květnu 2019 dokončila koupi firmy Maxwell Technologies. Ta si dala mimo jiné za cíl radikálně zjednodušit jeden ze složitých kroků ve výrobě baterií a vyrábět elektrody „za sucha“.

Dnes se vstupní materiály pro obě elektrody nejprve musí rozpustit, pak lisovat a vysušit. Celý proces nejen výrobu zdržuje, ale také zdražuje, už kvůli nákladům na energie a nutné vybavení.

Maxwell Technologies přišly s demonstrací procesu výroby za sucha, který by se měl bez těchto kroků obejít. Po jeho dotažení do výroby by se obě elektrody měly velmi jednoduše lisovat za sucha a nízkých teplot do požadované podoby tenkého filmu.

Jak ovšem potvrdili Musk a Baglin, zatím jsou k dispozici pouze první prototypy technologie ve velmi malém, v podstatě laboratorním měřítku. Do výroby má tedy proces ještě opravdu daleko a nedá se předpokládat, že by Tesla tuto technologii dokázala dotáhnout do praxe během tří let, jak to slibuje u většiny ostatních „zlepšováků“, které na Battery Day prezentovala.

Nejlepší ve výrobě

Všechna dílčí zlepšení mají jeden hlavní cíl: výrazně zjednodušit, zrychlit a tedy i zlevnit výrobu baterií ve velkém. Tesla, která sází na to, že investory naláká na velké cíle, tak především dala najevo, že hodlá ve výrobě baterií přejít na kvantitaivně novou úroveň.

Firma si dala za cíl vyrobit ročně baterie s celkovou kapacitou od 10 do 20 terawatthodin. Celková roční výrobní kapacita je dnes o dva řády nižší, pohybuje se zřejmě někde v pásmu nad 300 GWh ročně. Rekordní Gigafactory v Nevadě, která ještě není dostavěna, je koncipována na výrobu kolem 150 GWh za rok.

Jak zvýšit výrobu řádově stokrát? Tesla má dva recepty. Stejně jako řada jiných firem samozřejmě chystá stavbu dalších továren na baterie. Ale zároveň tvrdí, že „zlepšováky“ představené v rámci Battery Day mohou velmi výrazně zvýšit výrobu v již stojících továrnách. Kontinuální výroba jednodušších baterií, které pojmou více energie, může údajně zvýšit produkci z jedné linky zhruba sedminásobně.

Toto číslo je nutné brát s rezervou, protože máme k dispozici pouze nablýskanou prezentaci a „tvrdá data“ jsou předmětem obchodního tajemství. Podle odhadů agentury Bloomberg se ceny baterií (kompletních baterií, ne pouze článků) pohybují někde kolem 150 dolarů za kilowatthodinu. Na Battery Day se hovořilo o tom, že zavedení představených novinek by mělo cenu snížit zhruba o něco více než 50 procent.

Pokud by tomu tak bylo, cena by se měla poměrně spolehlivě dostat pod bedlivě sledovanou hranici 100 dolarů za kilowatthodinu. Zhruba na ní by se přitom elektrické vozy mohly v pořizovací ceně začít rovnat vozům se spalovacím motorem. Tedy zhruba na úrovni nového modelu Tesly, jehož existenci Musk v prezentaci potvrdil

Energetická společnost ČEZ zvažuje, že v příštích několika letech v severních Čechách postaví továrnu na lithiové baterie pro auta, prohlásil v březnu ministr průmyslu a obchodu Karel Havlíček. Má jít o jednu z největších investic tohoto druhu ve střední Evropě.

Na výrobu baterií chce firma spolu s investory z automobilového průmyslu využívat lithium z oblasti Cínovce v Krušných horách. Státem ze 70 procent vlastněný ČEZ, hledá partnery v technologiích a autoprůmyslu.

Kontrolu nad těžbou lithia by ČEZ měl získat do 31. března, pokud dobře dopadne výzkum v oblasti. Jde především o to, jestli je možné oddělit lithium od slídy. V německé části regionu, kde je asi třetina zdejších zásob tohoto kovu, se už těží. O “nesmírně zajímavý a cenný zdroj” jde podle Havlíčka i pro Česko.

“To samo o sobě ještě není všechno, protože ta logika by měla postupovat tak, že ČEZ by měl v budoucnu – a to je důležitá zpráva – v regionu severních Čech, tedy v regionu, který je postižen uhlím, vybudovat takzvanou gigafactory,” uvedl ministr. Na kolik by výstavba továrny měla přijít, Havlíček neuvedl, poznamenal ale, že jde o otázku “jednotek let”. ČEZ podle něj nebude jediným investorem. Nyní se dává dohromady “sestava kvalifikovaných investorů i z automobilového průmyslu”.

Výroba článků na lince společnosti Panasonic (kredit Panasonic)
Výroba článků na lince společnosti Panasonic (kredit Panasonic)

ČEZ ovládá cínovecké lithium

ČEZ se loni v listopadu podmínečně dohodl s australskou těžařskou společností European Metals Holdings (EMH) Limited na strategickém partnerství a výrazné investici do projektu těžby lithia na Cínovci. V případě dokončení dohody získá ČEZ za 34,06 milionu eur (zhruba 853 milionů Kč) podíl 51 procent ve firmě Geodet, české dceřiné společnosti EMH, která vlastní práva na těžbu. Mluvčí ČEZ Roman Gazdík na dotaz ČTK uvedl, že firma zvažuje těžbu lithia a uzavřela partnerství se slovenským InoBat, který hodlá budovat továrnu na Slovensku.

“Zkoumáme také možnost výstavby továrny na baterie v severních Čechách. Pro úspěšnou realizaci je nicméně nezbytně nutné vytvořit konsorcium ve spolupráci se zkušeným technologickým partnerem a zástupci automobilového průmyslu,” doplnil mluvčí. ČEZ podle něj nyní jedná o zapojení do projektu s potenciálními partnery, konečné rozhodnutí ale zatím nepadlo.

Gazdík připomněl, že podobné projekty mají nyní v Evropské unii prioritu v návaznosti na význam automobilového průmyslu i ochranu klimatu. “Česká republika je jako významný výrobce automobilů logický kandidát pro rozvoj bateriového průmyslu. Bude důležité, zda se i pro projekty v ČR podaří vyjednat potřebné financování a podporu,” dodal.

Načíst další