26 rokov lítiovo-iónových batérií je tak akurát.
Rok čo rok predstavujú technologickí giganti tie najlepšie a najrýchlejšie smartfóny na trhu, ktorých výkon procesoru s grafickou jednotkou je maximálne dostačujúci, pomaly až zbytočne prehnaný. Popritom sa predbiehajú v kvalitách fotoaparátu a najnovšie nenachádzame na zadnej strane smartfónu jeden, ale rovno dva fotografické čipy spolu s ich optikami. Tak ako dotykové telefóny sú i notebooky stále výkonnejšie hračky, hoci pri nich je tá rýchlosť úkonov aspoň opodstatnená. Čím ďalej, tým kompaktnejšie konštrukcie ponúkajú ohromujúce špecifikácie, no jeden prvok zostáva viac-menej nemenný. Je to batéria. V telefónoch, elektrických autách, notebookoch a akýchkoľvek iných mobilných zariadeniach sa nachádza lítium-iónová batéria, ktorá by sa pomaly, ale isto mala pobrať do zaslúženého dôchodku.
Poruchové notebooky
Prvú lítium-iónovú batériu uviedlo na komerčný trh Sony v spolupráci s japonskou chemickou spoločnosťou Asahi Kasei roku 1991 a podľa všetkého išlo o vydarený krok, keď uvážime, ako sa rozšírila počas svojho takmer 26-ročného pôsobenia. Áno, už viac než štvrť storočia používame túto neodmysliteľnú súčasť mobilného hardvéru bez toho, aby sa nejak špeciálne zmenil. Bohužiaľ, práve batérie sa stali najviac poruchovým prvkom súčasnej elektroniky a ich revolúcia je viac než žiaduca. Len sa pozrime na niekoľko nedávnych problémov, ktoré otriasli technologickým svetom.
Iba minulý mesiac obnovilo HP svoj program na výmenu poruchových batérií po odhalení ďalších modelov s potenciálne nebezpečným komponentom. Momentálne sa tak bezplatná oprava zariadenia týka až 101 000 kusov notebookov, čo rozhodne nie je pre túto spoločnosť malé číslo. Ak si myslíte, že vlastníte niektoré z dotknutých zariadení, zamierte sem a uistite sa, či nepoužívate poruchový výrobok. Niektoré kusy z modelových radov ProBook, Compaq, Pavilion, ENVY či Presario sa môžu ľahko prehriať či dokonca vznietiť a spôsobiť veľké škody. Rovnaký scenár sa týka aj spoločnosti Sony a ich modelového radu Vaio z roku 2013, hoci v ich prípade ide len o 1 700 kazových laptopov.
Bombastické smartfóny
V rámci telefónov tu máme dva aktuálne prípady, pričom jeden z nich mal katastrofálny dopad na meno a výnosy firmy. Ako už iste tušíte, reč je o Samsungu a ich zosnulému Galaxy Note 7. Začalo to nenápadným incidentom s vyhoreným telefónom, ktorý sa spočiatku pripisoval čomukoľvek inému, len nie sériovej poruche. Avšak potom, čo ďalší kus vybuchol v lietadle a takmer spôsobil katastrofu fatálnych rozmerov a iný zas zapríčinil vyhorenie osobného vozidla nehovoriac o ostatných nehodách, sa Samsung rozhodol ukončiť predaj svojej vlajkovej lode. Celkovo tak išlo o tri milióny predaných telefónov a spôsobené škody si vyžiadali účet v hodnote 15,9 miliárd eur. Hoci strata tak veľkého obnosu peňazí zamrzí, väčším problémom je ohrozenie zdravia zákazníkov kupujúcich si nový hardvér v domnienke, že im nezapáli dom, nerozleptá kožu a spôsobí problémy s dýchacími cestami.
Ani Apple nie je výnimka z pravidla a ich minuloročný model iPhone 6S zaregistroval značné problémy s nízkymi teplotami. Pokiaľ sa po menej než roku začne batéria automaticky vypínať, hoci má pokojne aj 50 % svojej kapacity, je to problém a treba ho riešiť. Pôvodne sa ho kalifornská spoločnosť snažila v oficiálnych vyjadreniach ignorovať, no počet prípadov exponenciálne rástol, a tak aj Apple spustilo výmenný program pre 6S-ko vyrobené v septembri a októbri 2015. Pred pár dňami spoločnosť doplnila vyjadrenie o informáciu, že niekoľko zákazníkov s telefónom vyrobeným v iný mesiac taktiež trpí vypínaním smartfónu z údajne bezpečnostného opatrenia, hoci ho používali v bežných podmienkach.
Z predchádzajúceho môžeme konštatovať len jediné. Situácia s lítium-iónovými batériami je zlá. Aj keď je to len relatívne malá kvapku v oceáne elektroniky využívajúcej tento konkrétny prvok, je na čase úložisko energie aktualizovať a prísť s niečím novým. Za posledné roky bolo však prototypov viac než dosť a aj napriek sľubom o blížiacom sa uvedení na trh sme sa žiadnej revolúcie batérií nedočkali. Keď si odmyslíme konšpirácie o cielenom brzdení prirodzeného vývoju technológií veľkými mocnosťami, dostaneme sa k faktu, že vynájsť batériu s nadštandardnými vlastnosťami nie je až také jednoduché. Takmer vždy sa ukáže, že pôvodne zaujímavý prototyp má v určitej oblasti výraznú medzeru, či už je to cena, mechanická či chemická odolnosť alebo maximálny bezpečný počet nabíjacích cyklov. Spomedzi všetkých možných budúcich kandidátov má najviac našliapnuté práve solid-state batéria.
Budúcnosť je solid-state
Možných druhov futuristických batérií je skutočne veľa, a preto nebudeme brať do úvahy tie, ktoré sa podarilo vyrobiť v izolovaných laboratórnych podmienkach a ich uvedenie na trh je v súčasnosti a blízkej budúcnosti absolútne nereálne. Takýchto jedincov je totiž veľa a každý jeden nám sľubuje technické špecifikácie hraničiace so sci-fi. Reči o miliónoch nabíjacích cyklov, obrovskej výdrži a zlomkovej výrobnej cene sú síce pekné, no realita je niekde úplne inde. Najpravdepodobnejšie budú prvú revolúciu viesť solid-state batérie, teda tie, ktoré miesto tekutého a chemicky-nebezpečného elektrolytu využívajú pevný elektrolyt. Ten je snáď po každej stránke zaujímavejší a mal by priniesť mnoho výhod.
Naľavo vidíme bežnú li-ion batériu, zatiaľ čo na pravej strane sa nachádza zástupca pevného elektrolytu
- Rýchlejšie nabíjanie až do 6-násobku
- Dvojnásobne väčšia kapacita batérie
- Zvýšená životnosť, niekoľkonásobne viac nabíjacích cyklov
- Dokáže bezpečne pracovať aj v nízkych teplotách
- Nie je horľavý, neexploduje ani po prerazení batérie klincom
- Nízky skratový prúd
- Nižšia výrobná cena
Konkrétne hodnoty vlastností sa budú v praxi líšiť, no už teraz je isté, že batérie s pevným elektrolytom budú pri rovnakej veľkosti schopné poňať až dvojnásobok svojej kapacity. Nebolo by to krásne, keby mali elektromobily raz taký dojazd, nabili by sa za pár okamihov a dokázali by nám slúžiť pokojne aj celé dekády (z hľadiska zdravia batérie)? Myslíme, že áno. Otázne je, kedy sa už konečne dočkáme ich príchodu na komerčný trh. Pôvodne sa hovorilo o prvej polovici roku 2017, avšak situácia sa mierne skomplikovala.
Na debute solid-state zásobárne energie mali mať ako prví zásluhy inžinieri z MIT. Tí v spolupráci so Samsungom ale nenapredujú dostatočne rýchlo a najnovšie zistili, že materiál na báze sulfidu, ktorý mal reprezentovať tuhý elektrolyt, neobstál v teste odolnosti. Vedci po prvýkrát odskúšali mechanické vlastnosti materiálu pod mikroskopom a ukázalo sa, že zvolený sulfid vytvára pri vysokej záťaži prostredia drobné mikro-praskliny. Takýto krehký materiál by síce v praxi neobstál, každopádne, vývoj sa opäť o čosi posunul a my sme čoraz bližšie k finálnemu produktu. Okrem MIT je v hre o funkčnú next-gen batériu niekoľko ďalších spoločností, vrátane známeho Dysonu plánujúceho investovať do vývoja až 1,4 miliardy dolárov. Do boja o prvenstvo sa zapája i automobilka Toyota spolu s ďalšími hráčmi. Najoptimistickejšia prognóza hovorí už o príchode koncom roka 2017, častejšie sa ale stretávame s rokom 2018 pre smartfóny či notebooky až po rok 2020 pre elektromobily a inú elektroniku. Zatiaľ si budeme musieť vystačiť s tohtoročným procesorom pre špičkové smartfóny, Snapdragon 835, ktorý ponúka nový spôsob nabíjania so sloganom "5 hodín výdrže - 5 minút nabíjania". Keď neprší, aspoň kvapká.
Mikro-praskliny síce nie sú viditeľné voľným okom, no v priebehu času by mohol príliš krehký materiál roztrieštiť batériu ako pri prasknutí skleného plátu
Snapdragon 835
Bosch taktiež nenecháva nič na náhodu a rovnako tak pracuje na svojej verzii solid-state batérie
