Společnost Contemporary Amperex Technology (CATL) se podle dat sebraných analytickou společností Adamas Intelligence v prvním čtvrtletí letošního roku poprvé stala největším světovým dodavatelem bateriových článků do elektromobilů. Čínský výrobce poprvé předstihl firmu LG, respektive její dceřinou společnost LG Energy Solutions. V druhém kvartálu pak CATL své postavení dokázal těsně udržet, když dominoval zejména na čínském trhu. Je to impozantní skok: za posledních pět let produkce této firmy pro elektromobily stoupla více než třicetkrát. S předstihem největším odběratelem byla společnost Tesla. Ta ve stejném časovém období do automobilů namontovala baterie s celkovou kapacitou 22,5 GWh. Tím téměř dosáhla součtu odběru pěti nejbližších konkurenčních automobilek dohromady (BYD, Hyundai, Mercedes, Renault a Volkswagen). Ve stejné době se zvedla poptávková „tsunami“. Ta vyvolala nebývalý tlak na dodavatelské řetězce materiálů pro baterie a motory a vyvolala prudký nárůst cen lithia, niklu, kobaltu, neodymu, praseodymu, dysprosia a terbia.
Jak svět uspokojí poptávku po bateriích? Podle Venkata Srinivasana, ředitele Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science, by jen Spojené státy k pokrytí předpokládané poptávky mohly během 15 let potřebovat 20 až 40 gigatováren s celkovou terawatthodinovou roční kapacitou nových baterií. „Právě teď na to Spojené státy nemají dostatek materiálů, takže klíčem k rozjezdu výroby bude náhrada části dnes používaných materiálů a recyklace,“ řekl Srinivasan pro IEEE Spectrum. General Motors, která se snaží bojovat s dnes dominantními asijskými výrobci, staví v Ohiu a Tennessee továrny s celkovou roční kapacitou 70 GWh. To je dvojnásobek kapacity nevadské gigatovárny společnosti Tesla. Ford plánuje ve spolupráci s jihokorejskou společností SK Innovation zvýšit do roku 2030 roční kapacitu v Severní Americe na 140 GWh a celosvětově na 240 GWh. Ford odhaduje, že k tomu bude zapotřebí šest továren ve Spojených státech a deset ve zbytku světa. Tempo růstu je ale již dnes ohromující. Společností CATL a LG Energy Solution v posledních čtyřech letech vyrostly řádově o tisíce procent.
Stará technika, nové triky Rychlý nárůst poptávky může vytvořit něco, co banka Goldman Sachs nazývá komoditním supercyklem. Ten může dlouhodobě zatížit dodavatelské řetězce a ceny lithia a dalších materiálů (například vzácných kovů). O přijetí elektrických vozidel také rozhodnou do značné míry vlády a spotřebitelé. Růst a vládní signály v souvislosti s klimatickou krizí však naznačují, že přichází období boomu v oblasti baterií. Zvláště patrné je v to ve výrobě výkonných článků. Všichni výrobci automobilů se rádi chlubí nejlepším dojezdem nebo výkonem ve své třídě. Navíc mohou zákazníky oslnit rychlým nárůstem těchto parametrů. Energetická hustota bateriových článků se za posledních 10 let téměř ztrojnásobila a přední chemické články nyní dosahují 300 Wh/kg. Ale zároveň musí výrobci myslet na to, co do svých baterií dávají. Některé materiály budou nedostatkovější, a tedy dražší než jiné. Příkladem může být kobalt. Ten se z velké části těží v podmínkách, které by do 21. století neměly patřit. A firmy pak samozřejmě slyší i na to, že vzhledem k rozsahu nabídky může jeho cena rychle stoupat. Rizikový kobalt tak v bateriích nahrazují jiné prvky, především nikl. Závod o zvýšení obsahu tohoto kovu v bateriích vede dnes společnost LG Energy Solution. Výkonné NCMA články (nikl, kobalt, hořčík, hliník) této jihokorejské společnosti budou brzy pohánět Tesly vyráběné v Číně a řadu elektromobilů General Motors. Mají také nejvyšší zastoupení niklu v odvětví: elektrolyt ho obsahuje 88 %. Přitom kapacita je vyšší než u starších modelů s vyšším obsahem kobaltu. Výrobci tak mohou do daného prostoru vtěsnat více energie a dojezdové vzdálenosti, aniž musejí zásadně měnit konstrukci baterií. O krůček níže jsou články NCM811 od hráčů, jako je CATL, LG a SK Innovation, s poměrem niklu, kobaltu a manganu zhruba 8 : 1 : 1. Castilloux říká, že jedním z triků je přidat nikl a omezit kobalt, a zároveň zajistit tepelnou stabilitu, protože požáry škodí obchodu. Adamas Intelligence uvádí, že 60 % všech baterií osobních elektromobilů nasazených v roce 2020 bude obsahovat články s vysokým obsahem niklu, jako jsou články NCA nebo NCM řady 6 až 8. Zkušebnou nové a zatím ve velkém nenasazované technologie NCMA je dnes Čína. Ale výrobci s nimi nechtějí v Číně zůstat, chtějí prorazit na západní trhy. Na technologii je však ještě co zlepšovat. Například špičkové články společnosti CATL se v současnosti vyrábějí velmi neefektivně. Společnost neustále rychle navyšuje výrobu a procesy ladí postupně. Podle Castillouxe v současné době na každý vyrobený článek CATL s vysokým obsahem niklu připadá zhruba jeden další, vadný článek, který jde na recyklaci (což je také špatné pro obchod).
Baterie pro masy Určitě to nebude jen neustálý pochod směrem k lepším a výkonnějším bateriím. Na výsluní se například vrací li-thium- železo-fosfátové (LFP) baterie, které byly kdysi považovány za zastaralé. A to zejména v Číně, kde společnost CATL, která je nyní největší světovou bateriovou společností, dodává LFP pro standardní Model 3 společnosti Tesla. Elon Musk nedávno vyvolal značnou pozornost, když naznačil, že Tesla dlouhodobě přechází na levnější, bezkobaltové baterie LFP. „To je vlastně dobře, protože železa je na světě dost,“ řekl v červenci 2021 před novináři. LFP stále tvoří méně než 10 % všech lithium-iontových článků. Ovšem podle analytiků se množství výrobků článků v druhé polovině roku 2020 meziročně zvýšilo o 600 %. LFP má menší energetickou hustotu než na nikl bohaté lithium-iontové články, ale jejich katodové materiály jsou levnější. K řešení nevýhod v oblasti účinnosti přispívá konstrukce cell-to-pack, která upouští od použití nesčetných válcových článků uspořádaných do modulů. Větší hranolové články se integrují přímo do balení, což šetří místo, snižuje počet součástek a zjednodušuje chlazení a připojení. „Balení je v podstatě jeden velký modul,“ říká Castilloux. Nejprodávanější čínský elektromobil Wuling Mini za 4 500 USD používá balíčky LFP od výrobců, jako je Hefei. Srinivasan říká, že LFP se pro některé aplikace jeví jako ideální. „Levnější auto s LFP, které vydrží dlouho a ujede kolem 250 km, není špatné,“ říká. Objevuje se nový, v podstatě celosvětový trend: výrobci automobilů (včetně General Motors, Tesly a Volkswagenu) používají baterie s vyšším obsahem niklu (a případně dalších dražších surovin) pro vozy s delším dojezdem nebo vozy sportovní. Baterie LFP se pak používají pro levnější, základní modely. /jj/
