Zatímco pojmy Li-Ion a Li-Pol slýcháme běžně, na obzoru se již rýsuje potenciální revoluce v podobě solid-state baterií. Jaké jsou mezi nimi klíčové rozdíly? V čem vynikají a kde narážejí na své limity? Pojďme se ponořit do světa anody, katody a elektrolytu a podívat se, co pohání naši současnost a co bude pohánět naši budoucnost.
Jak vlastně funguje lithiová baterie?
Než se pustíme do rozdílů, připomeňme si zjednodušený princip. Každá lithiová baterie se skládá ze čtyř klíčových součástí:
- Anoda (-), což je Záporná elektroda, typicky vyrobená z grafitu.
- Katoda (+), kladná elektroda, vyrobená z oxidů kovů (např. kobalt, mangan, nikl).
- Separátor. Mikroporézní membrána, která fyzicky odděluje anodu a katodu, aby nedošlo ke zkratu.
- Elektrolyt. Chemická látka (kapalina, gel nebo pevná látka), která obsahuje ionty lithia a umožňuje jejich transport mezi anodou a katodou.
Při nabíjení se ionty lithia přesouvají z katody přes elektrolyt a ukládají se v anodě. Při vybíjení putují zpět. Právě v povaze elektrolytu tkví hlavní rozdíl mezi jednotlivými typy baterií.
Li-Ion je dnešní neúnavný dříč
Lithium-iontové baterie jsou absolutním standardem všude tam, kde je potřeba vysoký výkon a velká kapacita v rozumném balení. Jejich poznávacím znakem je použití tekutého organického elektrolytu. Nejčastěji se s nimi setkáváme ve formě pevných válcových článků (např. známé typy 18650 nebo 21700), které se následně spojují do větších bateriových sad.
Skvělým příkladem je elektrokolo. Baterie pro elektrokolo musí být kompromisem mezi kapacitou (pro co nejdelší dojezd), hmotností (aby zbytečně nezvyšovala váhu kola) a cenou. Sady desítek válcových Li-Ion článků jsou pro tento účel ideální – nabízejí vysokou energetickou hustotu, ověřenou technologii a díky masové výrobě i přijatelnou cenu.
Jejich výhodami jsou: Vysoká energetická hustota, dlouhá životnost (stovky až tisíce cyklů), osvědčená a masově vyráběná technologie, relativně nízká cena za watthodinu.
Vše má však i své nevýhody: Tekutý elektrolyt je hořlavý, což při poškození nebo přehřátí představuje bezpečnostní riziko. Pevný kovový obal článků omezuje tvarovou flexibilitu.
Li-Pol: Tenký a flexibilní příbuzný
Lithium-polymerové baterie se od Li-Ion liší především v použitém elektrolytu. Místo tekutiny využívají pevný nebo gelový polymerní elektrolyt. Tato změna umožňuje zásadní konstrukční výhodu: baterie nemusí být uzavřena v pevném válcovém pouzdře. Místo toho se používá flexibilní obal ve formě sáčků (tzv. pouch cells).
Díky tomu mohou mít Li-Pol baterie prakticky jakýkoliv tenký a atypický tvar, což je předurčuje pro použití v zařízeních, kde je klíčový každý milimetr prostoru – chytré telefony, tablety, ultrabooky nebo drony.
Mezi výhody patří: Obrovská tvarová flexibilita, nižší hmotnost (díky absenci kovového pouzdra), teoreticky vyšší bezpečnost (gelový elektrolyt není tak náchylný k úniku a vzplanutí).
Nic není dokonalé aneb Nevýhody: Obecně nižší počet nabíjecích cyklů než u nejlepších Li-Ion článků, vyšší výrobní náklady a větší náchylnost k mechanickému poškození (propíchnutí sáčku).
Solid-State: Svatý grál budoucnosti
Baterie s pevným elektrolytem (solid-state) jsou označovány za další velkou revoluci v ukládání energie. Jak název napovídá, tekutý i gelový elektrolyt je zde nahrazen pevným materiálem, nejčastěji na bázi keramiky, skla nebo polymerů.
Tato zdánlivě jednoduchá změna slibuje vyřešení téměř všech hlavních neduhů současných technologií. Pevný elektrolyt je nehořlavý, což dramaticky zvyšuje bezpečnost. Zároveň umožňuje použití nových, energeticky hustších materiálů pro anodu (např. lithiový kov místo grafitu), což by mohlo vést ke skokovému nárůstu kapacity.
V současnosti (rok 2025) jsou solid-state baterie stále převážně ve fázi prototypů a testování. Hlavními překážkami pro masovou výrobu jsou vysoké náklady a technologická náročnost výroby stabilního a vodivého pevného elektrolytu. Společnosti jako Toyota, Samsung nebo QuantumScape však do vývoje investují miliardy a první nasazení ve specifických aplikacích (např. v letectví nebo prémiových elektromobilech) se očekává do roku 2030.
Slibované výhody: Extrémní bezpečnost (nehořlavé), 2-3x vyšší energetická hustota, výrazně delší životnost (tisíce cyklů) a potenciál pro ultra rychlé nabíjení.
Současné nevýhody: Extrémně vysoká cena, technologická náročnost výroby, zatím nejsou komerčně dostupné v masovém měřítku.
Evoluce, která se nezastaví
Tento pokrok se navíc netýká jen zařízení s velkým odběrem. I klasické jízdní kolo se díky miniaturizaci baterií stává chytřejším – miniaturní akumulátory pohánějí elektronické řazení, výkonné senzory a chytrá světla, což ukazuje, že lepší baterie přinášejí inovace do všech oblastí našeho života.
Souboj bateriových technologií má jasného dočasného vítěze: Li-Ion baterie je osvědčeným standardem, který bude ještě mnoho let dominovat ve většině aplikací od spotřební elektroniky po elektromobilitu. Li-Pol si našla svou nepostradatelnou niku v tenkých a lehkých zařízeních. Skutečná revoluce ale přijde až s masovým nasazením solid-state baterií, které slibují bezpečnější, výkonnější a trvanlivější budoucnost.
8 foto
