Magazín

TECHNIKA: Ako fungujú batérie v elektrických vozidlách? Za krátku životnosť si môžu majitelia častokrát sami!

Trakčný akumulátor (batéria) v elektromobile RENAULT MEGANE E-TECH 2022 s 8 modulmi - ilustračná fotografia
Trakčný akumulátor (batéria) v elektromobile RENAULT MEGANE E-TECH 2022 s 8 modulmi - ilustračná fotografia

Nezaujatý pozorovateľ si môže myslieť, že rozdiely medzi batériami sú principiálne iba v ich kapacite a hmotnosti. Skutočnosť je však oveľa zložitejšia, najmä ak ide o vysokovýkonné elektromobily. Dôležité sú aj rozmery batérie pri danej kapacite, a teda ich energetická hustota. Batéria musí byť schopná odovzdať naraz obrovské množstvo energie pre dosiahnutie maximálneho výkonu a teda zrýchlenia, a zároveň ju veľmi rýchlo prijať pre čo najúčinnejšiu rekuperáciu pri brzdení a podstatná je aj schopnosť rýchleho nabíjania. Batéria musí podávať konzistentné výkony aj pri vysokých teplotách.

Anóda a katóda

Premenných je veľa a finálne vlastnosti batérie do veľkej miery ovplyvňuje materiál na anóde a katóde, ako aj použitý elektrolyt. Niektoré vlastnosti sa však navzájom vylučujú. Ako sa vyjadrila Dr. Stefanie Edelberg, ktorá pracuje ako inžinierka v Porsche Engineering, nemôžete mať všetko naraz. Ultrarýchle nabíjanie a vysoká energetická hustota? To zatiaľ nie je možné, lebo by utrpela životnosť batérie. Ale vývoj možno prinesie menšie kompromisy.

Trakčný akumulátor (batéria) v elektromobile Citroën ë-C4 - ilustračná fotografia
Trakčný akumulátor (batéria) v elektromobile Citroën ë-C4 - ilustračná fotografia

Zatiaľ najväčšou výzvou je kombinácia rýchleho nabíjania, bezpečnosti a životnosti. Rýchle nabíjanie je výzvou preto, lebo atómy lítia počas nabíjania migrujú do uhlíkových kryštálov elektródy. Pri vybíjaní sa odtiaľ zas uvoľňujú. Čím rýchlejšie sa batéria nabíja, tým väčšie je riziko, že nosiče náboja sa prilepia na povrch kryštálu, čím sa vytvorí metalický povrch a zničí sa článok. „Kapacita a výkon sa teda znižujú s každým rýchlym nabíjaním. V extrémnych prípadoch môže dokonca nastať skrat,“ vysvetľuje Dirk Uwe Sauer, profesor elektrochemickej premeny energie a technológii jej ukladania z univerzity RWTH Aachen. „Zatiaľ však nie je jednoduché povedať, čo znamená príliš rýchlo. O tom prebieha na mnohých miestach intenzívny výskum – či už v laboratóriách, alebo aj v samotných automobiloch.“

Vyberte si

Pre potreby motoršportu napríklad vyvinula spoločnosť Cellforce batériu, ktorá sa spolieha na silikón ako materiál pre anódu. Vďaka tomuto materiálu je možné výrazne zvýšiť energetickú hustotu oproti súčasným batériám. Ponúkne rovnakú kapacitu pri menšej veľkosti. Nová chémia znižuje vnútorný odpor batérie, vďaka čomu dokáže absorbovať ešte viac energie počas rekuperácie a taktiež sa zlepšuje výkon pri rýchlom nabíjaní. Batéria dokonca nemá problém ani s vyššími teplotami. Kde je háčik?

Motoršport zriedka vyžaduje, aby batérie fungovali aj v teplotách pod bodom mrazu a dlhodobá stabilita a udržanie kapacity aj po mnohých nabíjacích cykloch taktiež nie je prioritou. To sú ciele, ku ktorým sa musí nová technológia ešte prepracovať.

OTÁZKA: Čo bude s batériami elektromobilov po ich zostarnutí a ako sa budú likvidovať?

Tepelný manažment

Rýchle nabíjanie je jednou z hlavných oblastí, ktorou sa dnes elektromobily radi chvália, pritom nie každý zvláda rýchle nabíjanie rovnako dobre. Kľúčovým prvkom potrebným pre čo najkonzistentnejšie rýchle nabíjanie je prepracovaný tepelný manažment batérie – a to nie len jej chladenie, ale aj ohrievanie. Ideálne pracovné okno batérie je totiž prekvapivo úzke: medzi 20 až 40 °C, pričom napríklad Kia EV6 má pri teplote 15 °C až o 40 kW pomalšie nabíjanie ako pri 20 °C – viď priložený graf. Preto majú niektoré elektromobily funkciu ohrevu batérie pred nabíjaním: keď do navigácie zadáte rýchlonabíjaciu stanicu, auto samé pripraví batériu na optimálne podmienky pre maximálnu rýchlosť nabíjania.

Vždy som túžil pracovať s autami a tento sen sa mi splnil v tej najdokonalejšej podobe. A nevyužil som ho len na to, aby som sa mohol voziť po meste. Chcel som autám rozumieť a vedieť ich čo najlepšie ovládať. Tak som si ako prvé auto kúpil staré BMW 328i. Po rokoch úprav (auta aj šoféra :-) ) som s ním na Slovakia Ringu už naháňal oveľa novšie a silnejšie autá. Vždy ma fascinovala jazda na hrane a tak na okruhu trávim čo najviac času. Či už pre zábavu, alebo občas ako inštruktor. Autá nehodnotím len podľa infotainmentu a objemu kufra, ale najmä podľa charakteru, techniky a jazdných vlastností. Obľúbené autá? Toyota GT86, Mazda MX-5, BMW M3 a Porsche 911 GT3.

Mohlo by vás zaujímať


Najnovšie zo sekcie

Indian Scout Rogue (auto motor a šport č. 6/2022, foto: Juraj Hrivnák)
MOTO

Zlý chlapec. Test Indian Scout Rogue

Pohľad do slovníka hovorí, že rogue má v slovenčine viacero významov, no ani jeden nie je veľmi pozitívny. Azda najjemnejšie by sa to dalo preložiť ako nezbedník. To by sedelo na človeka. No ako je to v prípade, pokiaľ takto označíte motocykel?