Budoucnost baterií pro elektromobilitu

Očekávání ohledně možných přínosů SSB, které nahrazují kapalné elektrolyty inovativními pevnými materiály, jsou vysoká. Tato technologie slibuje vyšší bezpečnost, delší dojezd (díky vyššímu výkonu), kratší dobu nabíjení, a v konečném důsledku také nižší náklady.

Málo se však ví o jejich potenciálním dopadu na životní prostředí ve srovnání s konvenčními lithium-iontovými bateriemi a o tom, zda SSB představují ekologickou, ale i průmyslovou příležitost. Společnost Minviro, která se specializuje na analýzu životního cyklu surovin, vypracovala v loňském roce analýzu zabývající se vlivem SSB baterií vyráběných v Evropě na životní prostředí.

Studie se zabývá potenciálem polovodičových baterií z hlediska globálního oteplování a srovnává je se současnými a nastupujícími chemickými technologiemi: nikl-mangan-kobalt-lithium (NMC-811), lithium-železo-fosfát (LFP) a jeho slibný derivát lithium-železo-mangan-fosfát (LFMP). 

Výsledky ukazují, že většina konfigurací SSB baterií má nižší potenciál globálního oteplování než současně dostupná "chemie". Zejména velmi pravděpodobný příklad, který využívá oxidový elektrolyt a katodu NMC-811, má nejnižší potenciál globálního oteplování, což umožňuje snížení o 24 % ve srovnání s nejnovější lithium-iontovou technologií. Baterie LFP, které se rychle dostávají na trh s elektromobily, mají nízký dopad na skleníkové plyny v přepočtu na kg, ale vzhledem k nižší hustotě energie vycházejí hůře v přepočtu na kWh. Nadcházející LFMP články jsou v tomto ohledu slibnější.

Navzdory potenciálu nižších dopadů na skleníkové plyny studie rovněž identifikovala problematická místa ve vztahu k emisím pro různé technologie baterií, včetně budoucích technologiích založených na chemických procesech. V případě SSB se očekává, že takovým hotspotem bude lithium použité v anodě spolu s aktivním materiálem katody. Je to proto, že SSB budou vyžadovat v průměru o 35 % více lithia než současné lithium-iontové chemické technologie.

Druhá část analýzy, kterou provedla společnost Minviro, se zabývala alternativními dodavatelskými cestami klíčových surovin pro baterie s cílem lépe pochopit, které metody získávání a zpracování mají potenciál výrazně snížit uhlíkovou stopu baterie, v některých případech dokonce o polovinu.

V případě lithia výzkum zjistil, že zdroje lithia na bázi spodumenu a sedimentárních jílů, které se těží hlavně v Austrálii a rafinují v Číně, mají ve srovnání s ostatními zdroji lithia vyšší negativní dopady vzhledem k dodatečné energii potřebné k těžbě, přípravě a zpracování lithia. Naopak lithium získané ze solanky a lithium získané přímo z geotermálních vrtů mají výrazně nižší dopad a solidní potenciál výrazně snížit emise.

Pevnolátkové baterie tak mohou přinést nejen lepší výkon, ale také významné výhody pro životní prostředí. Získání těchto environmentálních přínosů však bude záviset na udržitelnosti dodavatelských řetězců baterií a používaných procesů. Například v případě niklu se při použití biologického loužení sníží množství kg CO₂/kWh téměř o 50 % v porovnání se získáváním surového nezpracovaného železa, což je způsob náročný na emise uhlíku v současnosti hojně používaný v Číně.

Vzhledem k tomu, že Evropa má v porovnání s ostatními kontinenty relativně konkurenceschopný mix nízkouhlíkových elektrických sítí a silné technologické know-how, představují SSB pro Evropu zejména příležitost stát se světovým lídrem ve výrobě baterií. Jelikož je však Evropa při výrobě baterií závislá a bude i nadále závislá na dovozu surovin, je stejně důležité, aby byly vybírány suroviny s nízkým dopadem na životní prostředí, a aby bylo jejich používání vhodným způsobem ekonomicky motivováno.