Vědci v laboratořích celého světa již léta hledají ten správný „lektvar“ z chemikálií, minerálů a kovů, s nímž by se mohly elektromobily dobíjet během několika minut a ujet dlouhé stovky kilometrů bez zastávky u nabíječky. Vše pokud možno za výrazně nižší cenu, než za kterou se baterie prodávají v současnosti.
Někteří z „alchymistů“ moderní doby se blíží k významnému milníku a stavějí továrny na výrobu bateriových článků nové generace. Díky tomu by automobilky mohly začít testovat tyto technologie na silnicích a ověřit, zda jsou bezpečné, spolehlivé a skutečně tak výkonné, jak jejich tvůrci slibují. Nečekejte je ovšem ve svém novém elektromobilu. Zatím jde obvykle o menší ověřovací provozy, určené v první řadě ke zdokonalování výrobních postupů. Bude trvat ještě roky, než se první auta s vysoce výkonnými bateriemi objeví v showroomech. A ještě déle, než budou nové baterie k dispozici i ve vozech střední cenové kategorie. Zahájení výroby na montážních linkách nabízí možnost trochu nahlédnout do budoucnosti elektromobility. Pokud by se tyto technologie podařilo masově vyrábět, mohla by elektrická vozidla konkurovat vozidlům na fosilní paliva v přívětivosti doplňování „paliva“ a zároveň být levnější. A vynálezci těchto technologií by se mohli snadno stát miliardáři, pokud jimi tedy už nejsou. Pro řadu dalších to bude ovšem nepochybně méně příjemný zážitek. Pro desítky začínajících společností, které pracují na nových typech materiálů i celých baterií, jde o okamžik pravdy: vystupují z hájemství laboratoří do drsných podmínek reálné ekonomiky. Ne všechny z nich přežijí.
Továrna není laboratoř
Praxe klade na inženýry úplně jiné nároky než vývoj. Vyrobit miliony článků v továrně je mnohem obtížnější než vyrobit několik stovek článků v čistém prostoru, který je navržen tak, aby se minimalizovala možnost kontaminace. „To, že máte materiál, který by měl podle všeho fungovat, ještě neznamená, že ve skutečnosti bude použitelný,“ řekl pro NY Times Jagdeep Singh, zakladatel a výkonný ředitel společnosti Quantum- Scape, výrobce baterií v kalifornském San José. „Musíte přijít na to, jak ji vyrobit, aby byla bez vad s dostatečně vysokou průměrnou kvalitou.“ K riziku přispívá i propad akcií technologických společností na burzách. Ten už připravil veřejně obchodované společnosti vyrábějící baterie o hodnoty v řádu miliard dolarů. Nebude pro ně tak snadné získat hotovost, kterou potřebují na vybudování výrobních provozů a na výplaty zaměstnanců. Většina z nich má malé nebo žádné příjmy, protože ještě žádný výrobek neprodávají. Například QuantumScape měla v prosinci 2020, tedy krátce po svém vstupu na burzu, celkovou hodnotu 54 miliard dolarů. V současnosti je to někde mezi 4 až 5 miliardami. To jí nebrání v tom, aby pokračovala v budování továrny v San José, která, pokud vše půjde dobře, začne v roce 2024 vyrábět první prodejní články. Výrobci automobilů budou využívat produkci továrny k testování, zda baterie vydrží drsné silnice, mrazy, vedra a mytí v myčkách. Automobilky budou chtít také vědět, zda lze baterie opakovaně dobíjet, aniž se zhorší jejich vlastnosti, zda přežijí náraz, aniž vzplanou, či za jakou cenu je lze ve velkém vyrábět. Není jisté, zda všechny nové technologie splní sliby svých vynálezců. Kratší doba nabíjení a delší dojezd mohou být na úkor životnosti baterií, vysvětluje například David Deak, bývalý manažer společnosti Tesla, který nyní působí jako konzultant v oblasti bateriových materiálů. „Většina těchto nových koncepcí materiálů přináší obrovské výkonnostní ukazatele, ale kompromisy v něčem jiném,“ řekl Deak pro NY Times. Příklad QuantumScape, do které vložili prostředky Volkswagen, Bill Gates a řada osobností ze Silicon Valley, ovšem ukazuje, jak velké porce důvěry a peněz se této nové generaci bateriových „alchymistů“ dostalo.
Od Tesly ke čtyřem fotbalovým hřištím
Singh už v minulosti založil společnost vyrábějící telekomunikační zařízení. Na konci první dekády 21. století si koupil Roadster, první sériové vozidlo Tesly. Přestože ten byl notoricky nespolehlivý, Singh byl přesvědčen, že elektromobily jsou budoucností. Proto v roce 2010 založil QuantumScape. „Stačilo mi to, abych viděl, kam by to mohlo vést,“ řekl novinářům. Uvědomil si, že klíčem k dosažení plného potenciálu elektromobility je baterie schopná pojmout více energie, a „jedinou cestou, jak toho dosáhnout, je hledat novou chemii, průlom v chemii“. Spojil se s profesorem Fritzem Prinzem a výzkumníkem Timem Holmem ze Stanfordovy univerzity. John Doerr, známý jako jeden z prvních investorů do společností Google a Amazon, poskytl počáteční kapitál. Dalším raným investorem se stal J. B. Straubel, spoluzakladatel společnosti Tesla (ten je také členem správní rady QuantumScape). Po letech experimentů společnost vyvinula nový keramický materiál. Jeho přesné složení je obchodním tajemstvím, ale víme, k čemu slouží. Jde o tzv. separátor: odděluje kladnou a zápornou elektrodu baterie, ale umožňuje co nejhladší přechod iontů od jedné k druhé, aniž by docházelo ke zkratům. „Prvních pět let jsme hledali materiál, který by mohl fungovat,“ tvrdí Singh. „A když jsme si mysleli, že jsme ho našli, strávili jsme dalších asi pět let zkoušením toho, jak jej správně vyrobit.“ Díky tomu a dalším změnám v konstrukci článku může údajně postavit baterie s pevným elektrolytem, které by měly pojmout více energie na jednotku hmotnosti než současné baterie s tekutými elektrolyty. A měly by mít i další výhody, například vyšší bezpečnost. Ačkoli se technicky jedná o zkušební linku, továrna QuantumScape v San José má plochu zhruba 25 tisíc m2. Reportéři, kteří na místě před několika týdny byli, viděli zatím ovšem pouze řady prázdných kójí s černými otočnými židlemi čekající na zaměstnance a stroje na paletách připravené k instalaci.
„Pouze problémy tec hnického rázu“
V Silicon Valley i na dalších místech světa se najdou desítky, ne-li stovky dalších podnikatelů s podobným cílem. Většina z nich využívá spojení rizikového kapitálu a univerzitního výzkumu, které v minulosti umožnilo rychlý rozvoj výroby polovodičů a později i softwarových a internetových gigantů dneška. Do této skupiny patří i společnost SES AI založená v roce 2012 a zaměřená na rozvoj technologie vyvinuté na univerzitě MIT (Massachusettském technologickém institutu). SES má podporu společností General Motors, Hyundai, Honda, čínských automobilek Geely a SAIC a jihokorejského výrobce baterií SK Innovation. V březnu společnost sídlící ve Woburnu ve státě Massachusetts otevřela v Šanghaji továrnu na výrobu prototypů svých článků. Automobilkám je plánuje začít dodávat ve větších objemech v roce 2025. Akcie společnosti SES se také propadly (byť „jen“ na polovinu). Ovšem Qichao Hu, výkonný ředitel a spoluzakladatel společnosti, si nedělá starosti: „Je to dobře,“ řekl. „Když je situace na trhu špatná, přežijí jen ti dobří. Odvětví to pomůže.“ SES a další společnosti vyrábějící baterie tvrdí, že se jim podařilo vyřešit základní vědecké překážky, které jsou nutné k výrobě bezpečnějších, levnějších a výkonnějších článků. Nyní je třeba vymyslet, jak je vyrábět po milionech. „Jsme přesvědčeni, že zbývající problémy jsou technického rázu,“ tvrdí například Doug Campbell, výkonný ředitel společnosti Solid Power, výrobce baterií podporovaného společnostmi Ford Motor a BMW. Společnost Solid Power se sídlem v Louisville ve státě Colorado v červnu oznámila, že instalovala pilotní výrobní linku. Do konce roku má údajně svým partnerům z automobilového průmyslu začít dodávat první články na testy.
Chvíle pro křemík
Mnoha začínajícím „baterkářským“ firmám v Silicon Valley dala nepřímo vzniknout společnost Tesla. Ta vychovala generaci odborníků na akumulátory, z nichž mnozí odešli pracovat jinam. Veteránem z Tesly je například Gene Berdichevsky, výkonný ředitel a spoluzakladatel společnosti Sila v kalifornské Alamedě. Narodil se v Sovětském svazu. Do Spojených států emigroval v devíti letech s rodiči, kteří oba pracovali jako inženýři na stavbě jaderných ponorek. Na Stanfordu získal bakalářský a magisterský titul a poté se stal sedmým zaměstnancem společnosti Tesla, kde pomáhal vyvíjet baterii pro Roadster. Možná tak není překvapivé, když říká, že právě Tesla fakticky vytvořila celé odvětví tím, že dokázala, že lidé si budou chtít kupovat elektromobily. Donutila tak tradiční výrobce automobilů, aby s touto technologií počítali. Společnost Sila patří do skupiny začínajících firem, jež vyvinuly materiály podstatně zlepšující výkon stávajících konstrukcí baterií a zvyšují dojezd o 20 % a více. Mezi další patří Group14 Technologies ve Woodinville ve státě Washington nedaleko Seattlu, kterou podporuje Porsche, a OneD Battery Sciences v kalifornském Palo Altu. Všechny tři našly způsob, jak k ukládání elektrické energie v bateriích použít křemík namísto grafitu, který je ve stávajících konstrukcích převažující. Křemík dokáže pojmout mnohem více energie na kilogram než grafit, což umožňuje, aby byly baterie lehčí, levnější a rychleji se nabíjely. Křemík by také snížil závislost USA na grafitu vyráběném téměř výhradně v Číně. Nevýhodou křemíku je, že při nabíjení výrazně „nabobtná“ do několikanásobného objemu. Baterie se tak může doslova roztrhat. Řada vývojářů, například Yimin Zhu, technologický ředitel společnosti OneD, strávila roky laboratorní práce „pečením“ různých možných směsí ve snaze problém vyřešit. Sila, OneD a Group14 jsou nyní v různých fázích přípravy výroby. Sila v květnu oznámila dohodu o dodávkách křemíkového materiálu pro Mercedes-Benz z továrny v Moses Lake. Mercedes plánuje tento materiál používat v luxusních sportovně-užitkových vozidlech od roku 2025. Společnost Porsche plánuje křemíkový materiál Group14 používat od roku 2024, ovšem jen u malé části svých vozů. Rick Luebbe, výkonný ředitel společnosti Group14, uvedl, že někteří velcí výrobci nasadí technologii jeho společnosti již v příštím roce. Podle něj to umožní dobíjení automobilu během 10 minut. Poptávka po bateriích je tak silná, že na trhu bude určitě dostatek prostoru pro celou řadu společností. Odhaduje, že hodnota celého odvětví může brzy dosáhnout bilionu dolarů, tedy řádově stejného jako těžba ropy (upozorňujeme, že nejde o roční objem prodejů, ale hodnotu firem v oboru). Nicméně vzhledem k tomu, že zájemců je tolik, určitě jich řada neuspěje a mnoho investorů i možných odběratelů si dnes láme hlavu nad tím, kteří to budou. Jako v případě jiných mladých technologických oborů je těžké oddělit zrno od plev. Některé firmy mohou ve vývoji či při přechodu do výroby narazit skutečně na netušené a nepřekonatelné problémy. V jiných případech se může ukázat, že produkt je sice zajímavý, ale příliš drahý. A někdy je situace ještě nejasnější. Například na začátku zmiňovanou společnost Quantumspace v dubnu letošního roku označil investiční fond Scorpion Capital za velký podvod na investory. Ani největší akcionář firmy, společnost Volkswagen, údajně výsledkům příliš nevěří. Baterioví „alchymisté“ mají s alchymisty doby dávno minulé možná společného více, než se na první pohled zdá… /jj/
