Li-ion akumulátory aneb co pohání Teslu

Lithium-iontové akumulátory dnes najdete v mobilu, tabletu, notebooku, fotoaparátu, videokameře a majitelé Tesel i ve svém autě. Trochu paradoxní je, že za tím, co pohání Teslu, částečně stál zaměstnanec jednoho z největších ropných gigantů – společnosti Exxon.

Na první pokus to nefungovalo

S Li-ion akumulátory už počátkem 20. století koketoval Gilbert Newton Lewis, americký chemik a děkan fakulty chemie na UC Berkeley, nicméně to nepatřilo k jeho hlavním zájmům bádání. Jeho výzkum využití lithia v bateriích v 70. letech oprášil Michael Stanley Wittingham, zaměstnanec společnosti Exxon, který přišel s baterií Li-TiS2.

Ta ale byla v praxi těžko použitelná, protože přítomný sulfid titaničitý byl nesmírně drahý na výrobu. Exxon tak výzkum tohoto typu lithiových baterií nakonec zastavil. Jenže myšlenka využít lithium jako elektrodu baterie oslovila celou řadu dalších vědců, a tak se výzkum rozjel naplno.

Za Li-ion vděčíme mimo jiné Sony a mobilům

Lithium se od té doby začalo využívat v nejrůznějších sloučeninách. Významný byl přínos Bellových laboratoří (dnes je vlastníkem Nokia, tehdy AT&T) s jejich LiC6 článkem, protože demonstrovaly možnost interkalace lithia a grafitu.

Do vývoje zasáhly i univerzity ve Stanfordu a Oxfordu, které přišly s využitím LiCoO2, které se na katodách Li-Ion akumulátorů využívá dodnes. Nakonec to však byly mobily, kterým vděčíme za to, co pohání Teslu. V roce 1991 společnost Sony představila první komerčně vyráběný Li-ion akumulátor určený pro tehdejší mobilní telefony.

Intenzivní vývoj Li-ion akumulátorů však probíhá neustále a Tesla je jeho velkým tahounem.

Hlavní výhody

Li-ion akumulátor exceluje hustotou energie. Zatímco NiMH je dnes schopen vměstnat na jeden litr 300 Wh, u Li-ion se uvádí až 676 Wh/l, tedy více než dvojnásobek. Li-ion také tolik netrpí samovybíjením. Při pokojové teplotě za měsíc přijde o 8 % své kapacity, při 60 °C je to však již 31 %.

Výhodou je také podstatně vyšší nominální napětí článku – 3,7 V (ve skutečnosti se mírně liší dle chemického složení článku) oproti 1,2 V u NiMH. Velkou výhodou je relativní volnost v tvarech a tloušťkách, ve kterých lze Li-ion akumulátor vyrobit, čehož využívají zejména výrobci notebooků, tabletů a telefonů. Důležitá je i absence paměťového efektu.

Hlavní nevýhody

Na druhou stranu Li-ion akumulátor stárne, ať je, nebo není používán. S věkem se neustále postupně snižuje jeho kapacita. Stárnutí se s rostoucí teplotou zhoršuje, ale mráz mu také nesvědčí. Dalším problémem je, že Li-ion akumulátor se nesmí vybít pod určité napětí (uvádí se okolo 2,8 V), jinak se už může stát, že jej znovu nenabijete. Dlouho odstavená Tesla mimo nabíječku by tak nebyl dobrý nápad.

No a na poslední a největší nevýhodu Li-ion elegantně poukázal Samsung Galaxy Note 7 – uvnitř je využita vysoce hořlavá a výbušná směs. Nebezpečí požáru až výbuchu hrozí zejména při mechanickém poškození, přebíjení či přehřátí.