Problém pevného rozhraní
Podle zprávy čínské státní televize CCTV ze 16. října 2025 se výzkumníkům podařilo najít řešení pro jednu z největších výzev solid-state baterií. Konvenční sulfidové pevné elektrolyty jsou extrémně tvrdé a křehké, podobné keramice, zatímco lithiové anody jsou měkké a ohebné. Při jejich spojení vzniká nerovnoměrné rozhraní, které brání transportu iontů a snižuje efektivitu nabíjení i vybíjení.
Tento technický detail má zásadní dopad na praktické využití solid-state baterií v elektromobilech. Špatný kontakt mezi materiály znamená vyšší odpor, nižší výkon a kratší životnost baterie.
Tři odlišné přístupy k řešení
Několik výzkumných skupin v Číně vyvinulo různé metody zaměřené na zlepšení pevného rozhraní mezi elektrodou a elektrolytem. Zpráva CCTV představila tři primární přístupy.
Jodové ionty jako "mediátor"
Ústav fyziky Čínské akademie věd představil inovativní řešení využívající jodové ionty jako prostředníka na rozhraní. Během provozu baterie tyto ionty migrují k rozhraní mezi elektrodou a elektrolytem, kde pomáhají přitahovat lithiové ionty a vyplňovat mikroskopické mezery. Tento samonastavovací mechanismus umožňuje těsnější kontakt mezi materiály a řeší jeden z klíčových problémů praktického využití solid-state baterií.
Výsledky tohoto výzkumu byly publikovány v prestižním časopise Nature Sustainability a představují významný krok směrem k masové výrobě těchto baterií bez nutnosti vnějšího tlaku.
Flexibilní polymerní struktura
Druhou metodu vyvinul Ústav výzkumu kovů pod Čínskou akademií věd. Výzkumníci vytvořili polymerní rámec pro elektrolyt, který zlepšuje jeho schopnost odolávat ohýbání a kroucení při zachování strukturální integrity. Testy údajně ukázaly, že modifikovaný materiál vydrží až 20 000 cyklů ohýbání a kroucení bez poškození.
Další chemické komponenty ve struktuře také zvýšily mobilitu lithiových iontů a zvýšily kapacitu skladování energie až o 86 procent. Výsledky byly publikovány v odborném časopise Advanced Materials.
Fluorované polyetherové materiály
Třetí přístup z Univerzity Tsinghua využívá fluorované polyetherové materiály k posílení elektrolytu. Silná odolnost fluoru vůči vysokému napětí pomáhá vytvořit stabilní fluoridovou vrstvu na povrchu elektrody, což zabraňuje elektrickému průrazu při namáhání.
Modifikované články podle zprávy prošly zkouškami proražení a tepelnými testy při 120°C bez exploze, což ukazuje na zlepšenou bezpečnost a stabilitu při vysokých úrovních nabití.
Kontext globálního vývoje
Solid-state baterie jsou v automobilovém průmyslu často označovány jako "svatý grál" bateriové technologie. Oproti konvenčním lithium-iontovým bateriím slibují vyšší energetickou hustotu, rychlejší nabíjení, delší životnost a především vyšší bezpečnost – neobsahují hořlavý kapalný elektrolyt.
V současné době na této technologii pracuje většina významných výrobců. Mercedes-Benz v únoru 2025 zahájil silniční testy vozidla EQS vybaveného prototypem solid-state baterie od společnosti Factorial Energy. Vozidlo dosáhlo dojezdu přes 1200 kilometrů a technický šéf Mercedes-Benz Markus Schäfer technologii označil za "skutečný průlom".
Toyota oznámila, že její první vozidlo se solid-state baterií by mělo dorazit do prodeje někdy roce 2026 s dojezdem 600 kilometrů. Volkswagen investoval přes 260 milionů dolarů do kalifornské společnosti QuantumScape, která na IAA Mobility 2025 představila fungující solid-state baterii v prototypu motocyklu Ducati.
Stellantis a společnost Factorial Energy v dubnu 2025 úspěšně validovaly automobilové solid-state bateriové články s energetickou hustotou 375 Wh/kg – což je více než typických 200-300 Wh/kg u tradičních lithium-iontových baterií. Články dokážou nabít z 15 na 90 procent za pouhých 18 minut při pokojové teplotě.
Čínská společnost Farasis Energy, v níž má podíl Mercedes-Benz, plánuje zahájit dodávky solid-state baterií první generace vybraným zákazníkům do konce roku 2025. První generace bude mít energetickou hustotu okolo 400 Wh/kg. Druhá generace jejich sulfidových celosolidních baterií má dosáhnout energetické hustoty 500 Wh/kg.
Cesta ke komerčnímu nasazení
Podle vědce Juna Liua z Washingtonské univerzity, který vede konsorcium Battery500, automobilový průmysl plánuje demonstrace prototypů solid-state baterií ve vozidlech do roku 2027 a rozsáhlou komercializaci kolem roku 2030.
Výzva již není dokázat proveditelnost solid-state baterií – ta byla v laboratořích po celém světě prokázána. Hlavním úkolem je nyní zjistit, jak tyto baterie vyrábět ve velkém měřítku a za přijatelnou cenu.
Solid-state baterie budou muset na trhu konkurovat stávajícímu lithium-iontovému průmyslu, který má obrovský náskok. Když společnost Sony představila v roce 1991 první komerční lithium-iontovou baterii, stála ekvivalent 7500 dolarů za kilowatthodinu. Do dubna 2025 ceny lithium-iontových baterií klesly na 115 dolarů za kWh s projekcí poklesu směrem k 80 dolarům za kWh do roku 2030.
Čínské průlomy v řešení problému rozhraní představují důležitý krok směrem k praktickému nasazení. Vědci však zdůrazňují, že před komerčními aplikacemi bude zapotřebí další testování a průmyslová validace.
Význam pro elektromobilitu
Úspěšné vyřešení problému rozhraní v solid-state bateriích může mít zásadní dopad na adopci elektromobilů. Dojezd přesahující 1000 kilometrů z baterie o hmotnosti 100 kilogramů by eliminoval jednu z hlavních obav spotřebitelů – takzvanou "dojezdovou úzkost".
Pro srovnání: současný Mercedes-Benz EQS 450+ s baterií o kapacitě 118 kWh dosahuje dojezdu přes 800 kilometrů. Solid-state technologie by mohla při stejné nebo nižší hmotnosti a objemu baterie posunout dojezd ještě dále, při současném zkrácení doby nabíjení a zlepšení bezpečnosti.
Globální trh se solid-state bateriemi byl v roce 2025 oceněn na 1,6 miliardy dolarů a podle prognóz by měl do roku 2035 dosáhnout 27,7 miliardy dolarů, s průměrným ročním růstem 38 procent. Investice do vývoje solid-state baterií již celosvětově dosahují miliard dolarů.
Zatímco západní společnosti jako QuantumScape čelily zpožděním a technologickým problémům, což vedlo k určitému skepticismu, čínský výzkum ukazuje, že pokrok v této oblasti pokračuje napříč více přístupy a institucemi. Podle analytiků je klíčové, že se na vývoji podílí jak akademické instituce, tak soukromé společnosti a automobilky.
Co čekat v následujících letech
Rok 2025 představuje důležitý mezník v historii solid-state baterií. Po desetiletích výzkumu se technologie konečně přesouvá z laboratoří do reálných aplikací. V následujících měsících lze očekávat:
- Další silniční testy prototypů od předních automobilek
- Zahájení pilotní výroby u několika výrobců baterií
- První dodávky vybraným zákazníkům v malých sériích
- Pokračující výzkum zaměřený na snižování výrobních nákladů
Čínské průlomy v řešení problému rozhraní mezi elektrodou a elektrolytem představují významný technický pokrok, který by mohl urychlit cestu solid-state baterií k masové výrobě. Otázkou již není "jestli", ale "kdy" se solid-state baterie stanou standardem v elektromobilech.
