10 příloha časopisů Elektro a Automa 2012 perspektivy elektromobility 1. Požadavky na akumulátor pro elektromobily Pod pojmem „elektromobil“ dnes obvykle uvažujeme vozidlo kategorie osobní nebo užitkové srovnatelných rozměrů. Dosti zásadní rozdíl je způsob jeho užívání. Zatímco ve službách pro dodávky zboží je organizačně snadnější zajistit pravidelnou údržbu akumulátorů, pro vozy v rukách soukromých vlastníků spíše požadujeme pohotovost i při nepravidelném používání. Tomu také odpovídá požadovaný dojezd (100 až 200 km) a rychlost zpravidla v okolí 90 km/h, zatímco profesionální provoz vyžaduje výkonové parametry značně vyšší.2. Akumulátory starší konstrukce Olověné akumulátory jsou nejstarší. Jejich měrná energie nepřevyšuje 30 až 40 Wh/kg a ke své činnosti kromě olova vyžadují teoreticky 1 kg H2SO4 na 2 kg olova, v praxi o hodně více – jednak kvůli nezbytné vodě v �������������������������������������������� elektrolytu, jednak kvůli konstrukčním prvkům, které z ��������������������������������� ohledu na silnou korozní agresivitu kyseliny sírové se vyrábějí také z olova. Koncentrace elektrolytu se v ���������������� průběhu pracovního cyklu dosti mění. Napětí jednoho článku je v okolí 2 V. Předností je snadná recyklace, která se provádí jednoduše v �������������� pecích produkujících recyklované olovo bez významného přídavku jiných chemikálií a s malou zátěží životního prostředí.Alkalické akumulátory obsahují kladnou elektrodu z hydroxidu niklu; jejich zápornou elektrodou může být kovové kadmium nebo hydridy niklu s obsahem titanu, vanadu nebo lanthanoidů. Kadmiové akumulátory jsou téměř vyloučeny z používání. Naopak výroba metal hydridových akumulátorů je závislá na importu uvedených kovů, a to především z ����������������������������������������� jihovýchodní Asie. Měrná energie je vyšší a dosahuje až 80 Wh/kg, a to především u verze metal hydridové. Tu známe například z ��������������������������������������������� ručního nářadí, jako jsou vrtačky či šroubováky s napájením z akumulátoru. Přijatelná je i jejich životnost.Baterie pro elektromobily –minulost, současnost a perspektivy Prof. Ing. Jiří Vondrák, DrSc., Doc. Ing. Marie Sedlaříková Ústav elektrotechnologie, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, Vysoké učení technické v BrněAkumulace elektrické energie, její rychlost a způsob ukládání, to jsou faktory, které naprosto zásadně ovlivňují použitelnost vozidel s elektrickým pohonem, pro jehož napájení s sebou vezou energii potřebnou k dojezdu na co největší vzdálenost. Článek porovnává jednotlivé akceptovatelné principy akumulace energie a v závěru ukazuje ty s nejlepší perspektivou.3. Lithiové (lithium-iontové) akumulátory interkalačního typu Akumulátory pracující na základě interkalačních reakcí lithiových iontů jsou podle nynějších poznatků ty, které se vyznačují největším měrným výkonem. Jejich činnost je založena na interkalačních reakcích. Při nich se ionty lithia z ���������������������� elektrolytu ukládají dovnitř struktury elektrodového materiálu, a to do prostorů daných jeho krystalovou strukturou. Tento proces je téměř ideálně vratný, není spojen se změnou morfologie materiálů a je provázen jen nepatrnou změnou jejich rozměru ve směru kolmém na pohyb iontů. Nazývá se interkalace (podle vkládání nadbytečných dní do kalendářů – v ������������� římském právu). Idealizované schéma takového článku je na obr. 1. Kromě kladné a záporné elektrody, které se obě vyznačují ��������������������„otevřenou “ strukturou, je v článku ještě elektrolyt obsahující lithnou sůl. Působením napětí se ionty lithia přemisťují z ����� jedné elektrody do druhé a zpět a jejich náboj je provázen přesunem stejného množství elektronů ve vnějším obvodu. Proces interkalace iontů lithia do krystalové struktury grafitu schematicky ukazuje obr. 2.Jako materiál pro zápornou elektrodu se v současné době obecně používá jemně mletý grafit, známý svou vrstevnatou strukturou. Naopak pro kladnou elektrodu se do nedávna užíval oxid kobaltolithný (LiCoO2), který se v současné době nahrazuje ferrofosfátem lithia (LiFePO4), vyznačujícím se větší stabilitou. Nejnovější úprava tohoto materiálu spočívá v ����������������������������� náhradě malého množství atomů železa atomy vzácného prvku yttria, čímž se poněkud zvýší závislost na dovozu těchto sloučenin z ���� rizikových oblastí.Elektrolytem jsou nejčastěji fluorované soli lithia, například LiPF6, rozpuštěné v ����������������������� absolutně suchých rozpouštědlech. Nejčastěji to bývá směs ethylenkarbonátu a dimethylkarbonátu.Toto uspořádání má četné výhody:– v článku téměř neprobíhají žádné vedlejší chemické či elektrochemické reakce, takže jeho životnost je vysoká a samovybíjení (samovolná ztráta náboje) je zanedbatelné,– měrná energie těchto akumulátorů je kolem 200 Wh/kg i více,– baterie pracují v ����� obvyklém rozložení teplot,– většina materiálů je ve světě i v ���� České republice snadno dostupná (s výjimkou solí Obr. 1. Ideové schéma lithium-iontové baterie interkalačního typu Obr. 2. Schéma procesu interkalace iontů lithia do krystalové struktury grafitu