Drahé baterie mizí zbytečně brzy
Baterie představuje nejnákladnější komponentu elektromobilu a tvoří až 40 procent jeho celkové ceny. Podle aktuálních dat z prosince 2024 se cena pohybuje kolem 2 380 korun za jednu kilowatthodinu kapacity. Přesto tyto drahé součástky často končí na recyklační lince dříve, než by jejich technický stav skutečně vyžadoval.
Diagnostikovat aktuální stádium degradace baterie a predikovat zbývající dobu životnosti je časově i technicky velmi náročné, popisuje Kateřina Nováková z Fakulty elektrotechnické ČVUT. Absence přesných diagnostických metod vede k tomu, že servisní centra i výrobci často přistupují k preventivnímu vyřazení baterií, což významně zvyšuje celkové náklady na provoz elektromobilů.
Právě tento problém se vědkyně rozhodla řešit. Na dalším vývoji diagnostické metody nyní pracuje společně s kolegy Filipem Bauem, Jakubem Kučerou a dalšími.
Metoda, která "naslouchá" elektrochemickým procesům
Kateřina Nováková vyvinula diagnostickou metodu založenou na principu elektrochemické impedanční spektroskopie (EIS), která dokáže přesně určit skutečný stav bateriového modulu i v případě, že není známa kompletní historie jeho předchozího použití, způsobu nabíjení ani provozních podmínek. Tento přístup představuje zásadní průlom zejména pro trh s ojetými elektromobily.
Technologie funguje na principu aplikace slabých elektrických signálů různých frekvencí do baterie a následné analýzy jejích reakcí. Podobně jako lékař dokáže ze stetoskopu vyhodnotit funkci srdce, tato metoda odhaluje skutečný stav elektrochemických procesů probíhajících uvnitř akumulátoru. Klíčovým přínosem je schopnost metody prodloužit životnost bateriových modulů až o deset procent, což má významný ekonomický i ekologický dopad.
Experimenty až na hranici použitelnosti
V rozhovoru pro EVmagazin.cz Kateřina Nováková popsala největší výzvy, kterým musela během výzkumu čelit:
"Největší výzva spočívala v dostatečně dlouhém simulovaném stárnutí baterií, abychom mohli detailně ověřit, že metoda funguje spolehlivě. Experimenty jsme prováděli až do stavu, kdy kapacita poklesla na 40 procent nominální hodnoty, čímž jsme pokryli celý životní cyklus baterie. Díky tomu však máme k dispozici reálná data, nikoliv pouze simulační výsledky, což nám poskytuje pevný podklad pro závěry výzkumu."
Výzkumný tým tedy nezkoušel metodu pouze na mírně opotřebených bateriích, ale testoval ji i na akumulátorech, které by běžně již dávno skončily v recyklaci. Právě tato důslednost přináší záruku, že metoda bude fungovat spolehlivě v reálných podmínkách.
Šestnáct milionů na cestu do praxe
Na implementaci metody do průmyslové praxe získala Kateřina Nováková společně s českou firmou Kolibrik grant od Ministerstva průmyslu a obchodu v celkové výši 16,2 milionu korun. Celá tato částka je určena na vývoj komerčně prodávaného zařízení. Necelých 4,5 milionu korun z grantu bude využito na vývoj probíhající na půdě ČVUT, zatímco zbytek poslouží k vývoji přímo ve firmě Kolibrik.
Firma Kolibrik se sídlem ve Žďáru nad Sázavou se specializuje na výrobu vysoce výkonných měřicích přístrojů pro diagnostiku baterií, palivových článků a elektrolyzérů. Jejich přístroje se prosadily na mezinárodním trhu a společnost úspěšně spolupracuje s předním světovým výrobcem elektrochemických měřicích systémů Gamry Instruments.
Kam míří nová technologie
Otázka dostupnosti a praktického využití technologie je klíčová pro celý sektor. Kateřina Nováková pro EVmagazin.cz upřesnila plánovaný harmonogram:
"Produkt by měl být dostupný do dvou let jako komerčně prodávané zařízení. Primárně je určen pro servisní centra, případně pro výrobce automobilů nebo pro společnosti, které se zabývají odběrem dosloužilých baterií z elektromobilů a jejich následným využitím v takzvaných second-life aplikacích."
Zařízení tedy nebude určeno pro přímý prodej koncovým zákazníkům, ale stane se standardním diagnostickým nástrojem v autorizovaných servisech. Majitelé elektromobilů tak konečně získají přístup k objektivním informacím o skutečném stavu baterie svého vozidla, což výrazně ovlivní trh s ojetými elektromobily.
Dopady nové metody na trh a životní prostředí
Implementace nové diagnostické metody přinese změny hned v několika oblastech. Pro majitele ojetých elektromobilů znamená konec nejistoty ohledně stavu baterie a eliminaci rizika nákupu vozidla s degradovaným akumulátorem. Servisní centra budou schopna poskytnout přesnou predikci zbývající životnosti, což umožní majitelům lepší plánování investic do vozidla.
Z hlediska ochrany životního prostředí má metoda potenciál výrazně snížit množství předčasně recyklovaných baterií. Prodloužení životnosti každého akumulátoru o deset procent představuje v součtu významné snížení environmentální zátěže a úsporu vzácných surovin potřebných pro výrobu nových baterií.
Technologie také otevírá nové obchodní příležitosti v segmentu second-life aplikací. Baterie s kapacitou kolem 70 až 80 procent, které již nesplňují nároky automobilového průmyslu, mohou nadále spolehlivě sloužit jako stacionární úložiště energie pro domácnosti nebo menší podniky. Přesná diagnostika jejich stavu je přitom klíčová pro bezpečnost a ekonomickou efektivitu těchto aplikací.
Evropský patent v přípravě
Společně s firmou Kolibrik plánuje Kateřina Nováková podat evropský patent na vyvinutou metodu. Tento krok má zajistit ochranu českého know-how a zároveň umožnit úspěšnou expanzi na mezinárodní trhy. Dvouletý projekt by měl být dokončen podle plánu, poté přijde na řadu certifikace a uvedení diagnostických přístrojů do sériové výroby.
Úspěch projektu dokazuje, že česká věda dokáže přinášet inovace s globálním dopadem a že spolupráce akademického prostředí s průmyslem může vést k praktickým řešením, která mění celá odvětví.
