Olověné akumulátory byly dříve všude rozšířené v oblasti ukládání energie, ale dnes již v několika ohledech výrazně zaostávají. Za prvé, jsou prostě příliš těžké a objemné pro většinu přenosných zařízení, takže je nikdo nechce v zařízeních, která lidé nosí s sebou. Životnost je také další problematickou oblastí. Tyto staromódní baterie vydrží zhruba 500 až 800 nabíjecích cyklů, než je třeba je vyměnit, zatímco lithiové verze snadno překročí 3000 cyklů. Pokud jde o výkon na kilogram, olověné akumulátory dosahují pouze zhruba 30 Wh/kg ve srovnání s lithiovými, které mají ohromující hranici 200 Wh/kg. To zásadně ovlivňuje výkon v reálném světě. A neměli bychom zapomínat ani na životní prostředí. Olovo je jedovatá látka a recyklace těchto baterií způsobuje velké potíže všem, kdo jsou do procesu zapojeni. Ekologická stopa je v tomto případě prostě příliš velká, než aby ji bylo možné ignorovat.
Lithium se díky své působivé energetické hustotě zcela jasně stal králem oblasti ukládání energie. Toto vidíme všude kolem nás, od kapesních telefonů, které vydrží dny na jedno nabití, až po ty velké elektrické automobily sjíždějící z montážních linek. Technologie stojící za lithiově-iontovými bateriemi se také neustále zlepšuje. Časy potřebné k nabití se výrazně zkrátily, zatímco tyto baterie mohou vydržet stovky cyklů více, než se opotřebují. To znamená, že elektronická zařízení mají delší životnost a v průběhu času jsou levnější. Co činí lithium tak výjimečným? No, je velmi lehké, což hraje velkou roli při návrhu věcí, jako jsou například přenosné solární generátory oblíbené mezi lidmi vyrážejícími na kempování. Ale příběh má i druhou stranu. Environmentální skupiny zvedají varovné vlajky ohledně toho, odkud všechno toto lithium pochází. Některé nedávné studie však ukazují na čistší způsoby získávání lithia, čímž se rozpoutávají debaty o tom, jak skutečně zelené naše ukládání energie je. Průmysl ví, že musí tento problém vyřešit, pokud chce, aby zákazníci nadále věřili a nakupovali jeho produkty.
Sedmdesátá léta přinesla poměrně významné pokroky v oblasti lithiových baterií, a to hlavně díky lidem jako John B. Goodenough a Rachid Yazami, kteří začali zkoumat, jak lze lithium využít v elektrodách. To, co tito výzkumníci tehdy objevili, se později stalo základem pro mnohé současné konstrukce baterií. Stanley Whittingham přišel s nápadem na interkalační sloučeniny lithia, což vzbudilo velkou pozornost tehdejší EV komunity. Jistě, baterie vyrobené v těch letech nebyly tak efektivní jako ty dnešní, ale přesto představovaly skutečný obrat. Moderní baterie nepochybně stojí na ramenou velikánů z té doby. Koncepty vyvinuté už v tehdejších dobách se v průběhu let výrazně změnily, a to můžeme zřetelně vidět u dnešních baterií, kde se podstatně zlepšily jak energetická hustota, tak celková životnost ve srovnání s jejich předchůdci.
80. léta byla pro technologii lithiových baterií významným milníkem, když John B. Goodenough zjistil, že oxid kobaltitý funguje jako vynikající katodový materiál. Jeho objev výrazně zvýšil množství energie, kterou tyto baterie mohly uchovávat, čímž se staly praktickými pro zařízení jako telefony nebo notebooky. Před tímto objevem většina lidí vůbec neznala pojem lithiová baterie. To, čeho Goodenough dosáhl, nastavilo zcela nový standard pro výkon baterií, což výrobcům umožnilo vyrábět menší zařízení bez újmy na výkonu. Dodnes zůstává kombinace kobaltu a lithia klíčová pro vývoj lepších baterií. Setkáváme se s tím například u našich chytrých telefonů nebo u velkých přenosných power bank, které nám umožňují během venkovních dobrodružství nebo výpadků proudu zůstat napájeni.
Když Sony v roce 1991 uvedlo na trh lithiové baterie, opravdu se změnilo, jak spotřebitelé vnímali přenosný zdroj energie. Tyto baterie byly původně navrženy pro malé přístroje, což vedlo k významným změnám napříč různými odvětvími osobní techniky – stačí zmínit mobilní telefony, notebooky, vlastně cokoli, co vyžadovalo delší výdrž baterie bez nutnosti velkých rozměrů. Co činí tento vývoj tak zajímavým, je způsob, jímž proměnil jak naše každodenní životy, tak celé průmyslové odvětví najednou. Tento posun pomohl překlenout propast mezi vědeckými experimenty a skutečnými výrobky, které si lidé mohli koupit v obchodě. Dnes, když se na tuto oblast podíváme, vidíme obrovské trhy založené na těchto technologiích, přičemž firmy investují miliardy do vývoje lepších verzí. A nejenom v oblasti elektroniky položila tato inovace základy pro nové aplikace, jako je efektivní ukládání solární energie, což je náplň, která stále více nabývá na významu, když se zaměřujeme na ekologičtější alternativy.
Shrnutím, cesta od počátečních konceptů litia ke komerční přijatelnosti vytyčila živou cestu pro budoucnost technologie úložišť energie. Studiem těchto klíčových milníků dále sledujeme významné pokroky ve vytváření bezpečnějších, efektivnějších a udržitelnějších baterií.
Nejnovější vývoj v oblasti lithiových baterií zahrnuje nanostrukturované elektrody, které výrazně mění pravidla hry, pokud jde o kapacitu baterií. Tyto miniaturní struktury vytvářejí mnohem větší povrch, na kterém probíhají chemické reakce, takže baterie mohou uchovávat podstatně více energie. Výsledkem jsou nové generace baterií, které mají přibližně o 30 % vyšší výkon než dříve, a navíc se nabíjejí mnohem rychleji – což je velký plus pro uživatele přenosných napájecích stanic během výletů nebo v nouzových situacích. Další výhodou je, že nanotechnologie ve skutečnosti prodlužují životnost těchto baterií. Výrobci dříve měli obavy z rychlé degradace baterií po opakovaných nabíjecích cyklech, ale tento problém se díky mikroskopickým vylepšením návrhu elektrod postupně vyřešuje.
Řízení tepla se stalo klíčovým pro bezproblémový a bezpečný provoz lithiových baterií. Nedávné pokroky v oblasti tepelných technologií jsou primárně zaměřené na snížení rizik spojených s přehřátím a následným vznikem požáru při nadměrné teplotě. Nové metody chlazení dobře fungují jak v elektrických autech, tak v rozsáhlých systémech pro ukládání energie, a zabrání tzv. tepelnému úniku, což je situace, kdy baterie začne nekontrolovatelně zahřívat. Pokud firmy tyto systémy pro řízení tepla instalují, uživatelé baterií jim obvykle věří více, čímž se podporuje jejich rozšíření do různých oblastí. V důsledku toho vidíme, že lithiové baterie hrají stále větší roli všude od ukládání energie v elektrických sítích až po záložní systémy solární energie, což ukazuje, proč jsou tak důležité pro směr, kterým se technologie ubírají v budoucnosti.
Lithiové baterie se staly opravdu důležitými komponenty moderních solárních systémů ukládání energie, což pomáhá lépe využívat obnovitelné zdroje energie. Systémy pro ukládání solární energie fungují v podstatě tím, že ukládají energii ze slunečního světla, takže majitelé domů mohou mít elektrickou energii i když ne svítí slunce tak jasně. Co způsobuje, že lithiové baterie vynikají? Vydrží mnoho nabíjecích cyklů a pracují efektivně, což je důvod, proč se objevují všude od solárních panelů na zahradě až po rozsáhlé průmyslové instalace. Pohled na nejnovější trendy ukazuje, že stále více lidí přechází na lithiové úložné systémy. Průmyslové předpovědi počítají s tím, že tento sektor bude generovat obrovské příjmy dosahující miliard dolarů do poloviny příští dekády. Všechna tato čísla ukazují na jednu věc zcela jasně – lithiová technologie se zřejmě stane dominantní metodou ukládání energie v budoucnu.
Díky malé velikosti lithiových baterií se mění to, co lidé mohou dělat bez připojení k elektrické síti, zejména při cestování na kemp nebo při potřebě záložního proudu v nouzových situacích. Momentálně dostupné přenosné elektrárny zahrnují chytré systémy, které zajistí delší životnost baterií a zároveň udržují vysoký výkon. Stále více lidí požaduje lehké varianty, které fungují efektivně, a proto se přenosný trh s elektrárnami rychle rozvíjí. Tržní průzkumy ukazují, že se nejedná pouze o dočasnou módní vlnu. Tyto zařízení se zdají být připravena převzít významný podíl na trhu pro autononomní zásobování elektrickým proudem. Opravdu se staly nezbytnými nástroji, ať už někdo potřebuje energii pro víkendové výlety nebo pro nečekané situace doma.
Baterie s pevným elektrolytem by mohly zcela změnit podobu lithiové technologie, protože mají několik významných výhod, jako je vyšší bezpečnost a mnohem větší energetická hustota. Hlavní rozdíl oproti běžným bateriím spočívá v materiálu elektrolytu. Místo hořlavých kapalin používají tyto nové baterie pevný elektrolyt, který výrazně snižuje riziko vzniku požáru – něčeho, na co si výrobci baterií už dlouhou dobu velmi přejí. Většina odborníků se domnívá, že se těchto baterií dočkáme v obchodech zhruba v roce 2030, možná dříve, pokud se vývoj podaří urychlit. Velké společnosti už nyní investují obrovské částky do vývoje této technologie a laboratoře po celém světě soutěží, kdo dříve rozlouskne tajemství sériové výroby.
Budoucnost technologie lithiových baterií závisí významně na lepších metodách recyklace, které fungují v rámci kruhové ekonomiky. Když mluvíme o snižování odpadu a zároveň o získávání cenných kovů ze starých baterií, tento druh inovací opravdu rozhoduje o zachování ekologické rovnováhy. Některé nové přístupy nyní umožňují recyklerům získat zpět až 95 % látek, jako je lithium a kobalt, z použitých článků. Taková míra výtěžnosti je ve srovnání s tím, co bylo možné před několika lety, docela působivá. S ohledem na zpřísňující se vládní nařízení týkající se uhlíkové stopy a elektronického odpadu, věnuje mnoho výrobců prostředky do vývoje recyklačních systémů nové generace. Tyto investice pomáhají firmám naplňovat předpisy a zároveň činit rozumnější rozhodnutí o způsobu nakládání s surovinami v průběhu času.