16 příloha časopisů Elektro a Automa 2013 perspektivy elektromobility Úvod Elektřina, klíčová forma energie využíva-ná člověkem, stále nemá zcela vyřešen zá-kladní problém – možnost jejího skladová-ní. Pro využití elektrických článků k běžné-mu pohonu elektrických vozidel, v režimech a dojezdových vzdálenostech podle zvyklostí současné civilizace, je kapacita (Ah) článku současné konstrukce nedostatečná. Základním úkolem je tedy nalézt vhodnou elektrochemickou soustavu schopnou akumu-lovat elektrickou energii v relativně malém objemu. Taková soustava musí mít velkou měrnou energii (Wh/kg), v ideálním případě srovnatelnou s měrnou energií současných automobilových paliv, přičemž objem této soustavy by měl být srovnatelný s velikostí nádrže běžného automobilu. Obecně je tedy hledána elektrochemická soustava s velkou měrnou energií a vhodnou objemovou hus-totou energie (Wh/m3 nebo Wh/l). Zde nará-žíme na jeden ze základních problémů sou-časné konstrukce baterií, resp. elektrochemic-kých článků. Běžné baterie současnosti totiž vykazují právě opačné vlastnosti – mají vel-kou hmotnost a malou měrnou energii. S novými typy elektrochemických člán-ků, založených na soustavě lithium-kyslík, je možné vytvořit elektrochemickou baterii, která uvedené vlastnosti splňuje, tj. má vel-kou hustotu energie a relativně malý objem.1. Koncepce lithium-kyslíkového článku Akumulátorovou baterii založenou na elektrochemické soustavě lithium-kyslík v rámci novodobého konceptu elektrického pohonu vozidel původně navrhl Kim Kino-shita [1]. Podle provedených pokusů a teo-retických propočtů lithium-kyslíkový člá-nek poskytuje mnohem větší měrnou energii (Wh/kg) v porovnání se všemi dosud známý-mi druhy elektrochemických článků. To pod-něcuje výzkumné aktivity v této oblasti, které významně nabyly na intenzitě během posled-ních pěti let hlavně ve spojení s postupným rozvojem elektromobility v důsledku rostou-cí ceny fosilních paliv použí-vaných k pohonu automobilů se spalovacími motory.Koncept lithiové anody a kyslíkové katody ale není jediným novým konceptem ve výzkumu elektrochemic-kých článků. Objevuje se celá řada nových konstrukcí článků (soustavy Li-S, Li-Si apod.). Ovšem pouze v případě li-thium-kyslíkového článku je možné kyslík, tedy prvek ka-tody, jímat ze vzduchu a nemusí tedy tvořit část hmoty baterie. 2. IBM a projekt „Battery 500“Společnost IBM zahájila projekt zamě-řený na výzkum lithium-kyslíkových člán-ků nazvaný Battery 500. Výzkumní pracov-níci IBM se ve spolupráci s dalšími partnery z oblasti průmyslu a se světovými vědecký-mi centry snaží vyvinout technologii lithium-kyslíkového článku. Projekt má několik cílů: – porozumět chemickým reakcím probíhají-cím v těchto typech článků, – objasnit limity jejich nabíjení, – vyvinout nové materiály a uspořádání těch-to materiálů pro konstrukci článků.Základním cílem, jehož dosažení by mělo zásadní dopad na celou oblast elektromo-bility, je prodloužit dojezdu elektromobilů na 500 mil (800 km) vyvinutím baterií s vel-kou hustotou energie na bázi elektrochemic-ké soustavy lithium-kyslík.Lithium-kyslíková baterie – nová naděje pro elektromobilitu Ing. Libor Kozubík IBM Česká republika, spol. s r.o.,Obr. 2. Provozní model lithium-kyslíkového článku s aprotic-kým elektrolytem (vybíjení)Obr. 3. Provozní model lithium-kyslíkového článku s aprotic-kým elektrolytem (nabíjení)Obr. 1. Porovnání měrné energie elektrochemických článků různých systémů a benzínu (Wh/kg)100 000 10 000 1 000 100 10 1 praktická hustota energie teoretická hustota energie Pb-kyselina Ni-Cd Ni-Mh Li-Ion Li-S Zinc-Air Li-O2 Benzin 25 40 30 55 50 70 160 480 370 680 350 820 1700 11700 1700 12800