Aké typy batérií sa dnes používajú v elektromobiloch?

V dnešných elektromobiloch dominujú dva základné typy chémie lítium-iónových batérií – NMC a LFP, pričom dva ďalšie – LFMP a LMR – ešte len postupne prichádzajú na trh. Každý z nich má špecifické vlastnosti, ktoré ho predurčujú na iné využitie. Zatiaľ čo prvý typ chémie (NMC) sa používa predovšetkým v prémiových vozidlách, LFP batérie sú typické pre strednú a menšiu kategóriu vozidiel pre masový trh. Rozdiel medzi využitím NMC a LFP chémie závisí aj od regiónu – NMC batérie využívajú dominante západné a kórejské automobilky, no LFP batérie nájdete v čínskych elektromobiloch.

NMC – výkonný štandard prémiových elektromobilov

Batérie NMC (Nickel Manganese Cobalt) sú dnes základným pilierom prémiovej elektromobility. Vyznačujú sa vysokou energetickou hustotou, čo im umožňuje poskytovať dlhý dojazd a vysoký výkon pri relatívne nízkej hmotnosti. Zloženie ich katódy sa kombinuje z niklu, mangánu a kobaltu v rôznych pomeroch – najčastejšie ide o konfigurácie NMC111, NMC532 alebo NMC811, pričom vyšší podiel niklu zvyšuje hustotu energie, no znižuje stabilitu článku. Tieto batérie dominujú v modeloch s vysokými nárokmi na dojazd a výkonnosť, ako sú luxusné sedany, SUV a športové elektromobily. Na druhej strane ich nevýhodou je vyššia cena a environmentálne záťaže spojené s ťažbou kobaltu a niklu. Dôležitým aspektom je aj ich tepelný manažment, pretože NMC články sú citlivejšie na prehrievanie, čo si vyžaduje sofistikované chladenie.

• Energetická hustota: 200–250 Wh/kg – jedna z najvyšších na trhu.
• Životnosť: 2 000 – 3 000 nabíjacích cyklov.
• Výhody: vysoký výkon, dlhý dojazd, osvedčená technológia s rozsiahlou podporou výrobcov.
• Nevýhody: vyššia cena (najmä pre obsah drahého kobaltu), zložitejšie tepelné riadenie a vyššie riziko prehriatia.
• Ekologický a etický kontext: otázky ťažby kobaltu v rizikových krajinách, ekologická stopa výroby.
• Použitie: prémiové elektromobily, výkonné plug-in hybridy, prenosná elektronika a náročné úžitkové aplikácie.

LFP – bezpečný a dostupný základ pre masový trh

LFP (Lithium Iron Phosphate) batérie predstavujú kontrast k technológii NMC. Ich výhodou nie je maximálny výkon, ale mimoriadna bezpečnosť, dlhá životnosť a nižšie výrobné náklady. Neobsahujú drahé ani problematické kovy, ako kobalt a nikel, čo ich robí ekologickejšími a zároveň lacnejšími. LFP články majú nižšiu energetickú hustotu, takže sú objemnejšie a ťažšie – to sa negatívne prejavuje na dojazde. Napriek tomu si našli pevné miesto v mestských elektromobiloch, vozidlách na krátke vzdialenosti, firemných flotilách a čoraz častejšie aj v batériových úložiskách pre energetiku. Ich masové nasadenie výrazne posilnila Čína, kde sú LFP batérie vyrábané vo veľkom meradle a vďaka ich štandardizácii a spoľahlivosti tvoria chrbticu bezemisnej mobility v mestskom prostredí. V porovnaní s NMC batériami sú menej náročné na chladenie, čo zjednodušuje ich integráciu do vozidiel.

• Energetická hustota: 90–170 Wh/kg – nižšia ako pri NMC, čo sa prejavuje v kratšom dojazde.
• Životnosť: viac ako 10 000 cyklov – najvyššia v porovnaní s ostatnými typmi.
• Výhody: veľmi vysoká bezpečnosť, odolnosť voči teplotám, nízka cena, ekologická výroba.
• Nevýhody: nižšia hustota energie a teda väčšie rozmery pri rovnakej kapacite.
• Ekologický profil: žiadny nikel ani kobalt, ideálne pre cirkulárnu ekonomiku.
• Použitie: mestské a kompaktné elektromobily, zdieľané vozidlá, úložiská energie, nákladná doprava na krátke vzdialenosti.

LFMP – kompromis medzi výkonom a udržateľnosťou

Technológia LFMP (Lithium Manganese Iron Phosphate) nadväzuje na LFP a pokúša sa preklenúť rozdiel medzi výkonom batérií typu NMC a ekologickosťou batérií typu LFP. Pridaním mangánu do zloženia katódy dochádza k výraznému zvýšeniu energetickej hustoty – podľa aktuálnych testov až na úroveň 240 Wh/kg, čo je porovnateľné s niektorými NMC konfiguráciami. LFMP si zároveň zachováva kľúčové výhody svojho predchodcu: vysokú bezpečnosť, dlhú životnosť a nízku cenu. Táto technológia je mimoriadne atraktívna pre výrobcov, ktorí chcú osloviť širšie spektrum zákazníkov – najmä v nižšej a strednej triede, kde sa hľadá vyvážený pomer medzi dojazdom, cenou a spoľahlivosťou. Zatiaľ však nejde o plne etablovanú technológiu – jej rozšírenie brzdia technologické výzvy pri stabilite mangánu, ktorý má tendenciu sa za určitých podmienok uvoľňovať z katódy a znižovať tak životnosť batérie. Napriek tomu sa očakáva, že LFMP sa stane štandardom pre veľkú časť novej generácie dostupných elektromobilov.

• Energetická hustota: až 240 Wh/kg – porovnateľná s NMC.
• Životnosť: 1 800 – 4 000 cyklov.
• Výhody: vyšší výkon ako LFP, stále bez kobaltu a niklu, nízke výrobné náklady, vysoká bezpečnosť.
• Nevýhody: technologické výzvy pri zvládaní tepelnej stability mangánu, ešte nie úplne štandardizované výrobné procesy.
• Stav trhu: viacero výrobcov testuje a nasadzuje LFMP články, hoci ich sériová produkcia sa ešte len rozbieha.
• Použitie: univerzálne elektromobily strednej triedy, vhodné na každodenné použitie aj firemné flotily.

LMR – budúcnosť vo vývoji, minimum kobaltu a vysoký výkon

Batérie typu LMR (Lithium Manganese Rich) predstavujú najnovšiu technologickú líniu, ktorá sa zatiaľ pripravuje na sériovú výrobu. Ich zloženie stavia na dominantnom podiele mangánu (až 65 %) a relatívne nízkom obsahu niklu (35 %), pričom kobalt je v týchto článkoch takmer úplne eliminovaný. Práve táto kombinácia umožňuje dosiahnuť výrazne vyššiu energetickú hustotu než LFP a zároveň nižšiu cenu ako NMC. LMR tak sľubuje výkonnosť prémiových batérií s ekologickým profilom a cenovou dostupnosťou blízkou základným typom. Využitie sa predpokladá najmä vo veľkých elektromobiloch – SUV, dodávkach, pick-upoch – kde je potrebná veľká kapacita batérie a kde hrá veľkosť článkov menšiu úlohu než v mestských vozidlách. Technológia LMR je aktuálne vo fáze testovania a ladenia – najväčšou výzvou je jej cyklická stabilita a spomalenie degradácie počas dlhodobého používania. Ak sa tieto výzvy podarí prekonať, LMR sa môže stať kľúčovou alternatívou pre ďalšiu vlnu elektrifikácie najväčších segmentov vozidiel.

• Energetická hustota: približne o 33 % vyššia ako LFP, blízka NMC.
• Životnosť: predpokladaná podobná ako pri NMC – okolo 2 000 cyklov.
• Výhody: vysoký výkon, ekologickejší ako NMC, nižšie náklady na suroviny, nižšia uhlíková stopa.
• Nevýhody: zatiaľ bez sériovej výroby, pretrvávajú technologické výzvy v oblasti cyklickej stability a degradácie článkov.
• Použitie: plánované najmä pre veľké elektromobily – SUV, pick-upy, dodávky; cielené na masový trh v budúcnosti.

Trh batérií sa fragmentuje – a to je dobre

Neexistuje jediná ideálna batéria pre všetky typy elektromobilov. Práve diverzita technológií a ich neustály vývoj je základom zdravého trhu a predpokladom cenovej dostupnosti elektromobility. Kým NMC si ešte dlho udrží miesto v prémiových segmentoch, LFP sa stáva štandardom v nízkonákladových modeloch a v zdieľaných vozidlách. LFMP zrejme prevezme úlohu univerzálneho riešenia pre väčšinu každodenných používateľov. A LMR – s masívnym využitím mangánu – má ambíciu priniesť ekologickú alternatívu aj tam, kde sa dnes elektromobilita zdá byť ešte stále náročná z pohľadu výkonu a veľkosti batérie.

Vo vývoji sú aj ďalšie typy batérií ako napríklad sodík-iónové či polovodičové batérie, no aktuálnu dekádu bude formovať práve súboj medzi vyššie uvedenými štyrmi typmi lítiovo-iónových článkov. Výsledok bude závisieť od cien surovín, výrobných kapacít, rýchlosti vývoja, ale najmä od očakávaní koncových používateľov. Pretože batéria nie je len technickým komponentom – je strategickým faktorom pre úspech celej elektromobility.