Proč nejsou lithiové startovací baterie do aut široce používány?

Když mluvíme o automobilových bateriích, pojďme si uvědomit, že hovoříme o startovací baterii – klíčovém orgánu, který pomáhá spustit a dodávat energii pro vaše osvědčené vozy se spalovacím motorem. Tyto baterie jsou navíc k velké trakční baterii, kterou elektrická vozidla (EV) využívají jak pro dojezd, tak pro výkon. I když je technologie Li-Ion čím dál častěji používána v široké škále aplikací, u startovacích automobilových baterií je stále spíše neobvyklá. Tento článek zkoumá širší kontext tohoto jevu a analyzuje technologické, ekonomické a logistické problémy, které brání masovému nasazení lithiových baterií v této oblasti.

Co dělají startovací automobilové baterie?

Druh startovacích baterií, které najdete v motorových vozidlech, je navržen tak, aby vyprodukoval krátký výkonový špičku, která stačí právě na to, aby nastartovala motor a zahájila proces spalování. Zároveň musí baterie dosahovat optimálního výkonu bez ohledu na podmínky – mrazivé zimy, horká léta – a harmonicky fungovat s elektronikou vozidla. Startování motoru, na rozdíl od baterií pro elektromobily, které jsou pečlivě optimalizovány pro energetickou hustotu (dlouhé vzdálenosti), má zcela odlišné požadavky: hustotu výkonu a životnost při cyklech s vysokým výkonem. Tento bod je důležitý, protože stanovuje měřítko, podle kterého bude porovnávána jakákoli konkurenční bateriová technologie usilující o zaplnění této funkce. Lithium-iontová technologie je obecně zralá, ale při použití v těchto aplikacích okamžitě narazí na celou řadu problémů, kterých se dotkneme v následujících kapitolách.

Technologická a výkonová omezení

Používá se lithiová baterie, na rozdíl od tradičního olověného akumulátoru má vyšší hustotu energie a je lehčí. Pro mnohé aplikace však tyto výhody přinášejí jen omezený smysl. Další otázkou je, jak se baterie chovají za horkých a studených podmínek. V chladném klimatu mohou být lithiové články problematické, protože poskytují pouze omezený počet startovacích ampér, což nemusí stačit k nastartování vozidla. Naproti tomu olověné baterie jsou za takových podmínek stále silné a schopny dodávat energii i při nízkých teplotách. Kromě toho zmíněná lithiová baterie vyžaduje složité sledování napětí pro prevenci přebíjení a/nebo zařízení bránící přehlubokému vybíjení, pokud je nabíjena prostřednictvím nabíjecích systémů ve vozidle, které na to není uzpůsobeno – například proto, že dané vozidlo potřebuje mnohem jednodušší detektory pro olověné baterie. Lithiové baterie je také nutné pečlivě sledovat a řídit, jinak mohou být poškozeny nebo zničeny, což přidává další složitost a náklady.

Ekonomické a bezpečnostní otázky

Cena je dalším problémem lithiových startovacích baterií. Jejich výroba je výrazně nákladnější ve srovnání s olověnými bateriemi, které profitovaly z desetiletí zdokonalování a úspor z rozsahu. I přes tuto vyšší cenu jsou olověné baterie pro většinu koncových uživatelů a výrobců pouze minimálně dostačující. Bezpečnost je dalším kritickým faktorem. Lithiová baterie může být nebezpečná nebo nemusí být bezpečná, pokud dojde k jejímu protržení, přehřátí nebo zkratu. Právě proto jsou olověné baterie, i když daleko od ideální bezpečnosti, v extrémních podmínkách (automobilového provozu) bezpečnější a stabilnější. Z těchto důvodů jsou lithiové baterie z hlediska ekonomiky i bezpečnosti málo vhodné pro masové použití jako startovací baterie.

Rozšířenost olověných baterií

Existuje důvod, proč olověná akumulátorová baterie existuje více než 100 let jako standardní řešení pro startování vozidel. Jsou velmi spolehlivé a dokáží dodat vysoký proud potřebný ke startu motoru bez výrazného poškození při vybíjení. Navíc je tato technologie vyzrálá; již disponuje výrobními a recyklačními procesy, které vrací většinu materiálů zpět do oběhu, což podle publikovaných výzkumů znamená udržitelnost. K tomu přispívá i skutečnost, že olověné baterie dobře zapadají do stávajících architektur vozidel a ukazují se jako řešení, které nepožaduje významné změny systémů, jako jsou nabíjecí stanice či elektrická infrastruktura. Samozřejmě hraje roli také snadnost integrace do jiných technologií a výrobních zařízení spolu s nízkou cenou, což je zřejmou výhodou. Zásadní je, že automobilový průmysl má málo zisku z přechodu na lithiové-iontové baterie pro startování, zejména když osvědčená olověná technologie poskytuje spotřebitelům pocit jistoty.

Budoucí vyhlídky a trendy v průmyslu

To by v budoucnu mohlo být u startovacích baterií zcela jiné, avšak tyto změny se očekávají pouze okrajové. Tyto omezení jsou však stále lépe zvladatelná díky pokrokům v lithiových iontových chemiích, včetně aktualizací různých variant derivátů lithno-železo-fosfátu, které je činí bezpečnějšími a/nebo ekonomičtějšími. Technologie by však musela dále vyvíjet, stejně jako průmyslové postupy a spotřebitelé by si na ni museli zvyknout, uvádějí pozorovatelé odvětví. S tím, jak vozidla zavádějí stále více elektronických funkcí a posouvají se k hybridizaci, se poptávka po startovacích bateriích může vyvíjet, což potenciálně může otevřít prostor pro lithiové iontové baterie. Olovnaté baterie však nadále zůstanou vedoucí technologií v krátkodobém horizontu, protože mají vybudovanou infrastrukturu a nabízejí ekonomické výhody. Přechod k novým technologiím bude směsicí inovací a funkční nutnosti.

Shrnutím lze říci, že lithiové baterie v automobilech nejsou v systémech start-stop běžné kvůli omezeným výkonovým parametrům a nákladům, bezpečnostním rizikům a velmi silnému prosazení olověných technologií. Lithiová technologie je slibná pro jiné aplikace, avšak dosud byla málo využita pro tradiční spouštění vozidel. Tyto skutečnosti vysvětlují, proč se inovace stále vyvíjejí v jiných oblastech, zatímco v automobilovém průmyslu jsou upřednostňována osvědčená řešení.