Pred niekoľkými dňami sme využili pozvanie BMW a zúčastnili sme sa jednej zaujímavej akcie v nemeckom Parsdorfe neďaleko Mníchova. Otvárali tam totiž Kompetenčné centrum na výrobu batériových článkov. Bavorská automobilka do projektu investovala približne 170 miliónov eur a zamestnáva tam cca 80 zamestnancov. Na prvý pohľad to nie je veľa, no v dlhodobom časovom horizonte by centrum malo vyrábať až milión batériových článkov ročne.
Videotest: Nové BMW X7Projekt je však mimoriadne významný aj z iného uhlu pohľadu. Veľa automobiliek dnes síce vyrába vlastné batérie, avšak ich články pochádzajú často id iných výrobcov, prevažne čínskych, japonských a kórejských. A to značí technologickú závislosť. Práve výroba článkov je pri produkcii batérií tou skutočnou „alchýmiou“. Akumulátorový článok je totiž zodpovedný za základné vlastnosti elektromobilov: dojazd, jazdné výkony a dobu nabíjania.
Všetko utajené
Každý si v tejto oblasti stráži svoje know-how a BMW nie je výnimkou. Aj preto sme počas prehliadky centra mali zakázané robiť akékoľvek foto a videozáznamy, inžinierov sme sa síce pýtať mohli, avšak odpovede boli veľmi vyhýbavé a všeobecné.
Pri prezentácii jedného z batériových článkov novej generácie sme sa spýtali na jeho kapacitu. No nedozvedeli sme sa ani tú. Taktiež niektoré procesy, napríklad kompletáciu článkov sme museli vynechať, respektíve nám ju zneprístupnili. Neznamená to však, že sme sa nedozvedeli nič, aj keď paradoxne nám najviac konkrétnych vecí pri okrúhlom stole povedal člen predstavenstva BMW Milan Nedeljković, zodpovedný za výrobu.
Foto: Martin Domček, Pravda
Z výrobnej linky v Parsdorfe totiž začali schádzať nie hranaté, ale oválne batériové články. Ide o ich novú, v poradí už šiestu generáciu. Majú tvar valca s priemerom 46 mm a výškou 95 mm. Ide o vzorky nových batériových článkov podobných tým, ktoré sa budú od roku 2025 používať v modeloch Neue Klasse a vyrábať v Parsdorfe. Keďže inžinieri boli na slovo skúpi, Nedeljković nám pri otázke na ich tvar povedal, že ich nová podoba je lacnejšia z hľadiska výrobných nákladov, umožňuje dosiahnuť vyššiu energetickú hustotu a v neposlednom rade aj zefektívňuje proces chladenia samotnej batérie.
O týchto článkoch sme sa napokon predsa len dozvedeli viac. A že ide o skutočnú „alchýmiu“ dosvedčuje aj ich výrobný postup. Prvým krokom je výroba elektród. Tu sa základný materiál, ktorý sa skladá napríklad z grafitu pre anódu a oxidov niklu pre katódu, spolu s spojivami a rozpúšťadlami dávkuje a mieša v presne odmeranom pomere.
Výrobná alchýmia
Vzniká tak tzv. suspenzia, ktorá sa najskôr nanáša na tenké kovové fólie a potom sa po zaschnutí stlačí. V technickom žargóne sa tomuto procesu hovorí valcovanie alebo aj kalandrovanie. Je pri ňom vyžadovaná najvyššia úroveň presnosti: fólia má hrúbku len niekoľko mikrometrov, čo znamená, že je tenšia ako vlákna pavučiny, a hrúbka povlaku sa pohybuje aj v ráde mikrometrov. Pri zostavovaní článku sa potiahnuté fólie, označované ako kalandrované elektródy, pomocou separátora zvinú do takzvaných „želé valčekov“ a vložia sa do puzdra článku. Články sa naplnia elektrolytom, potom sa prvýkrát nabijú a nakoniec sa skontroluje ich funkčnosť a kvalita.
Foto: Tom Kirkpatrick
V Parsdorfe sa bude vyrábať úplne nová, v poradí už šiesta generácia batériových článkov s už spomenutým valcovým tvarom a s vylepšenou chémiou. Vďaka týmto článkom, ktoré BMW navrhli špeciálne pre elektrickú architektúru modelov Neue Klasse, bude možné výrazne predĺžiť dojazd vrcholného modelu, a to až o 30 percent (podľa WLTP). Ako sme už spomenuli vyššie – nové cylindrické články majú štandardizovaný priemer 46 milimetrov a dve rôzne výšky – 95 a 120 milimetrov. V porovnaní s prizmatickými článkami piatej generácie bude v nich obsah niklu na strane katódy vyšší, zatiaľ čo obsah kobaltu bude znížený. Na anódovej strane sa zväčší obsah kremíka. V dôsledku toho sa objemová hustota energie článku zvýši o viac ako 20 (!) percent.
Foto: Tom Kirkpatrick
A keď sme už pri očakávanej Neue Klasse: Batérie, hnacie ústrojenstvo a technológie nabíjania v nej budú mať vyššie napätie – 800 voltov. Tým sa okrem iného zlepší spôsob dodávania energie z jednosmerných vysokovýkonných nabíjacích staníc, ktoré môžu s prúdom až 500 ampérov dosahovať oveľa vyšší nabíjací výkon. Tým sa skráti doba potrebná na nabitie z 10 na 80 percent až o 30 percent.
Pýtali sme aj na to, či siedma generácia článkov už bude s pevným elektrolytom. Podľa Nedeljkovića to zatiaľ nie je jasné. Inžinieri na nich pracujú intenzívne, no ako to bude ďalej ukáže až to, ako sa v praxi presadia nové články šiestej generácie a nakoľko sa podarí odstrániť niektoré menšie technické problémy s pevným elektrolytom a predovšetkým z hľadiska nákladov zefektívniť výrobu takýchto batérií.
Z hľadiska nákladov je pri cene kritických surovín a možnom ich nedostatku mimoriadne dôležitá aj recyklácia. V Kompetenčnom centre pre batériové články (BCCC) v Mníchove (tam prebieha skôr vývoj, sériová výroba sa bude optimalizovať v Parsdorfe ) boli vyrobené a pomocou najmodernejších metód otestované prvé batériové články vyrobené zo 100-percentne recyklovaného a/alebo sekundárneho (batériového) katódového materiálu.
Volkswagen
Škoda
Kia
Hyundai
Nissan
Citroen
Toyota
Suzuki
Honda