Olovené akumulátory boli kedysi všadeprítomné v oblasti ukladania energie, ale dnes už majú viacero nevýhod. Po prvé, sú príliš ťažké a veľké na väčšinu prenosných zariadení, takže nikto ich už nechce používať v produktoch, ktoré ľudia nosia so sebou. Aj životnosť je ďalšou problematickou oblasťou. Tieto staršie batérie vydržia zvyčajne 500 až 800 nabíjacích cyklov, kým lítiové verzie ľahko prekročia 3000 cyklov. Ak porovnáme výkon na kilogram, olovené akumulátory dosahujú iba približne 30 Wh/kg oproti lítiovým 200 Wh/kg. To robí obrovský rozdiel v reálnom výkone. A nemali by sme zabudnúť ani na životné prostredie. Olovo je jedovatá látka a recyklácia týchto batérií spôsobuje veľké problémy všetkým, ktorí sú zapojení do procesu. Ekologická stopa je v tomto prípade jednoducho príliš veľká, aby sme ju mohli ignorovať.
Lítium sa vďaka svojej výbornej energetickej hustote zjavne stal kráľom oblasti ukladania energie. Tento trend vidíme všade – od kiesťových telefónov, ktoré vydržia na jedno nabitie dni, až po veľké elektrické automobily, ktoré opúšťajú výrobné linky. Technológia lítium-iontových batérií sa tiež neustále zlepšuje. Časy nabíjania výrazne klesli a tieto batérie vydržia oveľa viac nabíjacích cyklov, než sa opotrebujú. To znamená, že zariadenia majú dlhšiu životnosť a v dlhodobom horizonte sú lacnejšie na používanie. Čo robí lítium takým výnimočným? Nuž, je veľmi ľahký, čo je veľmi dôležité pri návrhu vecí ako prenosné solárne generátory, ktoré sú obľúbené medzi kempujúcimi. Ale tento príbeh má aj druhú stranu. Environmentálne skupiny zdvíhajú varovné zástavy ohľadom pôvodu lítia. Niektoré nedávne štúdie však poukazujú na čistejšie spôsoby ťažby lítia, čo vyvoláva diskusie o tom, ako skutočne ekologické je naše ukladanie energie. Priemysel si uvedomuje, že musí túto otázku vyriešiť, ak chce, aby zákazníci naďalej nakupovali jeho produkty.
Sedemdesiate roky 20. storočia priniesli niekoľko pomerne významných vývojových krokov v oblasti technológie lítiových batérií, čo bol výsledok práce vedeckých pracovníkov, ako napríklad John B. Goodenough a Rachid Yazami, ktorí začali preskúmavať, ako možno lítium využiť v elektródach. Objavy, ktoré títo výskumníci urobili, v skutočnosti položili základy pre mnohé súčasné konštrukcie batérií. Stanley Whittingham prispel svojou myšlienkou o interkalačných zlúčeninách lítia, ktorá si vtedy získala veľkú pozornosť medzi komunitou vývojárov elektromobilov. Samozrejme, batérie vyrobené v tom období neboli tak efektívne ako tie dnešné, predstavovali však skutočný zlomový moment. Dnešné batérie sa bezpochyby opierajú o plecia obrov z tohto obdobia. Pojmy vyvinuté už v týchto raných štádiách sa v priebehu času výrazne zmenili, čo sa jasne odráža v súčasných batériách, kde sa podstatne zvýšila hustota energie aj celková životnosť v porovnaní s ich predchodcami.
Osedmdesiate roky 20. storočia predstavovali prelomový moment pre technológiu lítiových batérií, keď John B. Goodenough zistil, že oxid kobaltnatý funguje výborne ako katódový materiál. Jeho objav výrazne zvýšil množstvo energie, ktorú tieto batérie dokázali uchovávať, čo ich urobilo dostatočne praktickými pre zariadenia ako telefóny a notebooky. Pred týmto objavom väčšina ľudí ani nevedela, čo je lítio-iontová batéria. To, čo Goodenough dosiahol, stanovilo úplne nový štandard výkonu batérií, čo výrobcom umožnilo vyrábať menšie zariadenia bez toho, aby obetovávali výkon. Dodnes je kombinácia kobaltu s lítiumom kľúčová pre výrobu lepších batérií. Toto sa odráža vo všetkom, od našich smartfónov až po veľké prenosné powerbanky, ktoré nám udržiavajú napájanie počas vonkajších výprav alebo výpadkov elektriny.
Keď spoločnosť Sony predstavila lítium-iontové batérie na trh v roku 1991, skutočne sa zmenil spôsob, akým spotrebitelia vnímali prenosnú energiu. Tieto batérie boli pôvodne navrhnuté pre malé zariadenia, čo viedlo k významným zmenám vo všetkých druhoch osobných technológií – myslite si mobilné telefóny, notebooky, vlastne všetko, čo potrebovalo dlhšiu výdrž batérie bez toho, aby bolo veľmi veľké. To, čo robí tento vývoj tak zaujímavým, je spôsob, akým transformoval naše každodenné životy aj celé priemyselné odvetvia naraz. Tento posun pomohol preklenúť priepasť medzi vedeckými experimentmi a skutočnými výrobkami, ktoré si ľudia mohli kúpiť priamo v obchodoch. Dnes vidíme rozsiahle trhy postavené okolo týchto technológií, pričom spoločnosti investujú miliardy do vývoja lepších verzií. A nielen v oblasti elektroniky – táto inovácia položila základy aj pre nové aplikácie, ako je efektívne ukladanie solárnej energie, čo je stále dôležitejšie, keď sa smeruje k ekologickejším alternatívam.
Stručne povedané, cesta od počiatočných konceptov lihtovodíka po komerčnú schopnosť otvorila živú cestu pre budúcnosť technológií na úloženie energie. Čerpaním poučení z týchto kľúčových milníkov pokračujeme sledovať významné postupy v tvorbe bezpečnejších, efektívnejších a udržateľnejších akumulátorov.
Najnovšie vývojové kroky v oblasti lítiových batérií zahŕňajú použitie nanoštruktúrovaných elektród, ktoré výrazne menia pravidlá hry, keď ide o kapacitu batérií. Tieto mikroskopické štruktúry vytvárajú oveľa väčšiu povrchovú plochu, kde prebiehajú chemické reakcie, čo umožňuje batériám uchovávať oveľa väčšiu energiu. Výsledkom sú batérie novej generácie, ktoré majú približne o 30 % vyššiu výkonnosť ako predtým, a navyše sa aj oveľa rýchlejšie nabíjajú niečo, čo je rozhodujúce pre používateľov prenosných nabíjacích staníc počas výletov alebo v núdzových situáciách. Ďalšou výhodou je, že nanotechnológia v skutočnosti predlžuje životnosť týchto batérií. Výrobcovia predtým čelili problému rýchleho starnutia batérií po opakovaných nabíjacích cykloch, no tento problém sa dnes rieši vďaka mikroskopickým vylepšeniam v návrhu elektród.
Riadenie tepla sa stalo nevyhnutným pre bezproblémový a bezpečný prevádzku lítiových batérií. Nedávne vývoje v oblasti tepelnej technológie sú zamerané hlavne na zníženie rizík spojených s prehriatím a požiarmi, ktoré môžu nastať, ak sa veci príliš zahrejú. Nové metódy chladenia dobre fungujú nielen v elektromobiloch, ale aj v rozsiahlych jednotkách na ukladanie energie, a tým zamedzujú tzv. tepelnému úniku, čo je v podstate nekontrolovateľné zahrievanie batérií. Ak spoločnosti inštalujú tieto systémy na riadenie tepla, používatelia batérií im zvyčajne dôverujú viac, čo podporuje ich rozšírenenie vo viacerých oblastiach. V dôsledku toho vidíme, že lítiové batérie zohrávajú čoraz väčšiu úlohu všade od skladovania energie v elektrizačnej sieti až po záložné solárne systémy, čo ukazuje, prečo sú také dôležité pre ďalší smer vývoja technológie.
Lítiové batérie sa stali veľmi dôležitými komponentmi v dnešných systémoch na ukladanie solárnej energie, čo pomáha lepšie využívať obnoviteľné zdroje energie. Systémy na ukladanie energie zo slnka fungujú v podstate tak, že ukladajú slnečnú energiu, aby mohli domácnosti využívať elektrinu aj vtedy, keď slnko nesvieti tak jasne. Čo robí lítiové batérie výnimočnými? Vydržia veľa nabíjacích cyklov a pracujú efektívne, a preto sa objavujú všade od solárnych panelov na záhrade až po rozsiahle priemyselné inštalácie. Pohľad na najnovšie trendy ukazuje, že čoraz viac ľudí prechádza na lítiové úložné riešenia. Odborné predpovede predpovedajú, že tento sektor dosiahne obrovské výnosy, ktoré do polovice budúceho desaťročia dosiahnu miliardy. Všetky tieto čísla smerujú k jednému zrejmemu záveru – lítiová technológia sa zdá byť určujúca pre spôsob, akým budeme ukladať energiu v budúcnosti.
Malá veľkosť lítiových batérií mení to, čo ľudia môžu robiť bez elektrickej siete, najmä keď idú na výlet alebo potrebujú zálohu počas núdzových situácií. K dispozícii sú prenosné elektrické stanice, ktoré zahŕňajú inteligentné systémy, ktoré udržiavajú batérie v dlhodobom prevádzkovom stave a zároveň zabezpečujú dobrý výkon. Čoraz viac ľudí si želá ľahké možnosti, ktoré fungujú efektívne, a preto rastie obchod s prenosnými elektrickými stanicami veľmi rýchlo. Trhový výskum ukazuje, že to nie je len prechodný štýl. Tieto zariadenia sa zdajú byť pripravené prevziať veľkú časť trhu pre autonómne zdroje energie. Skutočne sa stali nevyhnutnými nástrojmi, či už niekto potrebuje elektrinu na víkendové výlety alebo neočakávané situácie doma.
Batérie sopečného skla by mohli úplne zmeniť všetko, čo vieme o lítiovej technológii, pretože majú niekoľko veľkých výhod, ako napríklad vyššiu bezpečnosť a výrazne vyššiu energetickú hustotu. Hlavný rozdiel oproti bežným batériám spočíva v materiáli elektrolytu. Namiesto horľavých kvapalín používajú tieto nové batérie pevné elektrolyty, ktoré výrazne znížia pravdepodobnosť vzniku požiaru – niečo, na čom odborníci pracujúci s batériami dlhodobo pracujú. Väčšina odborníkov si myslí, že tieto batérie uvidíme na pultoch obchodov okolo roku 2030, prípadne skôr, ak sa veci podarí vyriešiť. Veľké spoločnosti už teraz investujú do vývoja tejto technológie vážne peniaze a laboratóriá po celom svete súperia o to, kto príde s riešením pre masovú výrobu.
Budúcnosť technológie lítiových batérií závisí výrazne od lepších metód recyklácie, ktoré fungujú v rámci koncepcie cirkulárnej ekonomiky. Keď hovoríme o znížení odpadu a získavaní vzácnych kovov zo starých batérií, tento druh inovácií má veľký význam pre udržanie ekologického prístupu. Niektoré nové metódy umožňujú recyklérom získať až 95 % lítia a kobaltu zo zneupotrebiteľných článkov. Takáto úroveň výťažku je oveľa vyššia v porovnaní s tým, čo bolo možné len pred niekoľkými rokmi. Keďže vlády zavádzajú prísnejšie predpisy týkajúce sa uhlíkovej stopy a elektronického odpadu, mnohé výrobné podniky investujú do recyklačných systémov novej generácie. Tieto investície pomáhajú spoločnostiam plniť regulačné požiadavky a zároveň urobiť múdrejšie rozhodnutia o nakladaní s surovinami v priebehu času.
