Nowa Era Baterii EV: Przesunięcie od Grafitu do Krzemu

Spojené státy americké, stejně jako mnoho dalších zemí, usilují o přechod od tradičních spalovacích motorů k elektrickým vozidlům (EV) ve velkém měřítku. Nicméně vývoj technologie baterií musí významně zrychlit, aby uspokojil poptávku. V současnosti Spojené státy výrazně zaostávají za jinými zeměmi pokroku v oblasti baterií.

Jedním z výzev, kterým Spojené státy čelí při výrobě lithiových baterií, je obtížnost získávání potřebných surovin. Nejnovější americké předpisy, které omezují nebo ruší stávající daňové úvěry ve výši 7 500 dolarů pro nákup EV s materiály pocházejícími od „cizích entit obav“, jako jsou Severní Korea, Čína, Rusko a Írán, situaci dále komplikují. Kromě toho daňový úvěr ve výši 3 750 dolarů pro EV s minimálně 60% severoamerickým obsahem může být nedostačující k podpoře požadované elektrifikace a širšího přijetí elektrických vozidel.

Nicméně tato otázka má mnohem širší globální dopad než jen Spojené státy. Pomalejší výroba baterií znamená menší množství baterií na trhu, což zase vede ke sníženému počtu elektrických vozidel a oddaluje přechod na EV, který je klíčový v boji proti změně klimatu. Jedná se o vážnou hrozbu, která vychází z lithiových baterií a přístupu k potřebným surovinám pro jejich výrobu.

Pokud Spojené státy chtějí hrát významnou roli v boji proti změně klimatu, musí změnit svůj přístup k bateriím. Země musí poskytnout svým vědcům nástroje pro inovace v technologii lithiových baterií a vytvořit něco lepšího, používající surovinu, která je snadno dostupná.

Tou surovinou je křemík.

V současnosti obsahují většinu lithiových baterií anodu na bázi grafenu, materiál, který napájí EV již desítky let, ale vyvolává obavy mezi potenciálními zákazníky. Současné baterie mají omezený dojezd na jedno nabití, dlouhé doby nabíjení a přes 90 % světového zásobování grafenem pochází z Číny, což vytváří politicky nejistou situaci.

Pokud Spojené státy chtějí prosadit masovou elektrifikaci, musí řešit tyto závažné obavy potenciálních zákazníků.

Naštěstí existuje řešení: nahrazení grafenu křemíkem.

V posledních letech bylo zjištěno, že křemík je neuvěřitelně odolný materiál, který může vytvářet baterie s mnohem vyšší výkonností než ty založené na grafenu. Křemík může otevřít novou generaci vysokovýkonných baterií, které odemykají větší potenciál. Při stejné hmotnosti může křemík „skladovat“ až desetkrát více lithia než grafen. Nicméně nejde jen o výměnu jednoho materiálu za druhý. Použití křemíku jako anody v lithiových bateriích přináší své vlastní výzvy.

Křemíkové nanop částice lze dosáhnout mletím těženého křemíku na menší neregulární částice nebo prostřednictvím chemického procesu, který vytváří anodu z křemíkových nanop částic s konkrétními tvarem a strukturou, optimalizovanou pro výkon baterie. Vhodnou chemickou modifikací lze do lithiových anod baterií značně zavést více křemíku než kdy dříve, kde byl omezen na obsah 5-10 %.

Tyto otázky se mohou zdát jako technická a vědecká vysvětlení konkrétních záležitostí týkajících se baterií, ale mají reálný dopad na zájem spotřebitelů o EV a mohou urychlit větší elektrifikaci.

Lithiové baterie vybavené anodami na bázi křemíku mají potenciál řešit klíčové obavy spotřebitelů ohledně elektrických vozidel. Umožňují značně vyšší dojezd na jedno nabití, kratší doby nabíjení a delší životnost baterie. To znamená, že spotřebitelé se nemusí bát drahých výměn baterií každých pár let.

Elektrická budoucnost poháněná křemíkem!