Články / Nezařazené

Čeští vědci pracují na revoluční technologii 3D baterií

- by Jan Horčík - 59 komentářů
věda výzkum 3D baterie Jan Procházka HE3DA

Jan Procházka je jedním z vědců, kteří se podíleli na vývoji chytrého aktivního nátěru, který ničí nečistoty. Ten zažívá ve světě první úspěchy. Přední česká kapacita v oboru se v současné době soustředí na další projekt – pokročilou lithiovou baterii. Mohla by se podle něj stát revolucí v mnoha oborech, od elektromobilů po energetiku.   

Práce a dalších vědců je důkazem toho, že i v se dá aplikovaná a dělat na světové úrovni.

Koncem minulého roku byl prezentován koncept nové technologie baterií na odborném sympóziu ve Spojených státech. „Někteří lidé tam vůbec nechápali co to vlastně děláme,“ komentoval s úsměvem svůj úspěch. Ti, kteří to pochopili, byli okamžitě zvědaví na další podrobnosti. Zájem projevily i některé velké společnosti.

Bezúdržbová, bezpečná, prostě dokonalá

V čem tedy tkví jádro Procházkova nápadu – nové 3D technologie, kterou jeho pětičlenný vývojový tým a další nezávislé instituce a vědecké kapacity uvádějí do praxe?

Zjednodušeně řečeno, podařilo se jim navrhnout prakticky dokonalou konstrukci lithiové baterie.

„Výrobci aut mají dnes s elektromobily obrovský problém,“ říká Procházka. „A tím je bezpečnost. mohou v některých případech doopravdy začít hořet. Naše baterie je konstrukčně vyřešena tak, že něco takového není možné,“ vysvětluje.

Právě prostorová konstrukce elektrod Procházkovy baterie je to, co ji posílá o mnoho let kupředu před současnou konkurencí.

Baterie s regenerací

Za prvé, je 100% bezpečná. Nezahřívá se, naopak může být zahřívána externě, aby dosáhla optimální provozní teploty.

V čem tkví revoluční princip Procházkovy baterie? Zjednodušeně lze říct, že jde o přenesení konstrukce do dalšího prostoru. Místo dnešní 2D jde o první „3D baterii“.

Za druhé, má vniřní strukturu, která se zbavuje plynů a odvádí je k tzv. „odbublávacímu ventilu“. Tím je možné vypouštět mikrobublinky, které se v každé lithiové baterii nevyhnutelně tvoří a snižují její pracovní schopnosti.

Za třetí, konstrukce je připravena na to, aby byla možná regenerace elektrolytu. To znamená nejenom možnost opětovné výměny, ale i průběžné čištění od mechanických částeček a produktů rozkladu. Tím se zároveň významně zvyšuje flexibilita baterie i její celková životnost.

Za čtvrté, baterie se dokáže extrémně rychle vybíjet.

Za páté, má vyšší kapacitu.

A nevýhody?

„Nevýhoda je asi jediná, a to pomalé dobíjení,“ přiznává v zápětí Procházka. Pak ale přicházejí na řadu další pozitiva: například výrobní cena.

„Ta může být u naší baterie určitě 3x nižší než u srovnatelných lithium-iontových baterií současnosti,“ říká Procházka. „Kdybych měl být odvážnější, řekl bych, že klidně i 5x až 10x nižší,“ dodává.

V čem tkví revoluční princip Procházkovy baterie? Zjednodušeně lze říct, že jde o přenesení konstrukce do dalšího prostoru. Místo dnešní 2D jde o první „3D baterii“.

Zatímco typické lithium-iontové baterie používají velmi dlouhý plát fólie s naneseným aktivním materiálem, který se postupně skládá, výroba nové 3D baterie probíhá jednoduše lisováním v průmyslových lisech. Až 100x vyšší tloušťka elektrod umožňuje jak flexibilnější prostorové řešení baterie, tak zvýšení kapacity a především levnější výrobu.

Anorganika je klíč

Co se týká technických podrobností, ty můžeme najít na stránkách společnosti HE3DA, která celý projekt vývoje 3D baterie zaštiťuje. Podle nich maximální dosažená hustota energie katody byla přes 1700 kWh/m3 a anody přes 3000 kWh/m3.

Pokud se jedná o rozsah pracovních teplot, ty jsou kontrolovány chlazením. Baterie však pracuje mnohem lépe směrem k vysokým teplotám než staré „2D“ baterie.

Neobsahuje kromě elektrolytu organické látky, je bezpečnější a podle typu aktivních materiálů může dlouhodobě operovat i při teplotě nad 80 °C.

věda výzkum 3D baterie Jan Procházka HE3DA

Podle dosažených výsledků vykazují prototypy vysokou odolnost proti přehřívání. Provoz baterií až při teplotě 150 °C bude předmětem zkoušení především na menší verzi prototypů za použití různých aktivních materiálů a elektrolytů.

Baterie odolné proti nárazu

Dosud vyrobené zkušební prototypy baterií vykazují také vysokou mechanickou odolnost proti nárazu a vibracím. Optimálně umožňují rozvod elektrického proudu a rozvod tepla a chlazení.

Rovněž prostupnost elektrolytu je velice dobrá. Pokud je v systému chlazení u prototypu o objemu od asi 2 litrů využito kapalné médium (což může být samotný elektrolyt) jako integrovaná součást akumulátoru, umožňuje to snadnou výměnu elektrolytu, jeho průběžnou regeneraci a kontinuální a efektivní odplynování.

Nanotechnologie v Česku: pokročilé baterie i chytré nátěry

Rychlejší nabíjení elektromobilů díky novému nanomateriálu

Toyota zůstane u NiMH baterií

Narozdíl od existujících lithiových akumulátorů, kde uvedené funkce zajišťují složité a nákladné přídavné systémy, v 3D řešení, která vyvíjí Procházka ve společnosti HE3DA, vyplývají všechny tyto funkce z vnitřní konstrukce baterie a jsou automaticky integrovanou součástí akumulátoru.

Prototypy ve svém 3D konceptu zároveň slibují levnou výrobu lisováním za použití různých kombinací běžně dostupných materiálů – lithium, hliník, měď, uhlík, keramické oxidy a na trhu dostupné aktivní materiály.

Kdy bude na trhu?

Samozřejmě, že cesta od prototypu k sériové výrobě baterií je dlouhá. V současné době si chce Procházka a spol. odzkoušet technologii na výrobě mikrobaterií. Tedy miniaturních baterií např. pro elektroniku. Tam nabídne mnohonásobné zvýšení kapacity.

„Naším hlavním cílem je však najít strategického partnera pro vývoj a výrobu velkých celků, na které naše objemy peněz již nestačí,“ říká Procházka.

Dostatečně velká partnerská firma by měla následně zajistit výrobu středně velkých i masivních typů baterií.

Středně velké 3D baterie by pak mohly najít využití v , v a nebo ukládání solární energie v . Ty opravdu velké baterie pak směřují do oblasti .

„Jde např. o stabilizaci elektrické sítě (tzv. „„, tedy chytré sítě) nebo skladování energie z větrných a ,“ vysvětluje Procházka možnosti využití své nové baterie.

Strategický partner

V současné době podle Procházky probíhají jednání s možnými strategickými partnery. Jasno bude během letošního roku. „Pokud to vyjde, udržíme si náskok a bude to obrovský úspěch,“ předvídá Procházka.

I kdyby to ale nevyšlo, má tato revoluční technologie šanci změnit svět baterií.

„Předpokládám, že za pět až sedm let budou po celém světě pracovat celé týmy lidí, tisíce výzkumníků, na dalším zlepšování našeho patentu,“ předvídá budoucnost Procházka. „Vzniknou tisíce nových vylepšení a patentů,“ dodává.

Svůj nápad má samozřejmě patentovaný, a to nejen v Evropě a USA, ale také v . Právě v této zemi vidí velkou budoucnost. Co se ale týká vlastního podnikání, tam sází spíš na Spojené státy americké.

Amerika a Čína

V úvodu zmíněná veděcká konference přinesla první zájemce o Procházkovu 3D technologii z řad velkých amerických firem. Další možností kudy se vydat je nějaké americké joint-venture.

„Americké firmy jsou pružnější než ty evropské,“ dodává Procházka. „Teď jde ale především o to sdělit světu, že se zrodilo nové řešení.“ Podle něj bude trvat tak tři roky než se zprávy o nové platformě lithiové baterie a související informace dostanou „do světa“.

Kromě vlastní výroby je cílem také postupně licencovat patentovaný produkt světovým firmám. Procházka předpokládá, že první baterie pro energetiku navržené podle jeho technologie se objeví za tři až pět let.

Kdy se objeví v , to je zatím příliš brzy odhadovat. Nicméně první prototypy větších modelů chce jeho vývojová laboratoř vyrobit už letos.

Související články

Čtyřletý projekt ve spolupráci s firmami Hyundai Steel a EcoPro Bm se zaměří na přímou syntézu materiálů s cílem omezit emise při výrobě a zároveň snížit výrobní náklady. foto: Kia

Kia v Jižní Koreji rozšiřuje výrobní řetězec baterií

Designová stohovatelná baterie Schlieger Tower H2. foto: Schlieger

Přichází boom domácích baterií: zde jsou základní pravidla bezpečnosti

Revoluční český mikroskop QUANTA 650 FEG. foto: AV ČR

Česko má další revoluční objev, změní světový trh s elektronovými mikroskopy

59 Comments on “Čeští vědci pracují na revoluční technologii 3D baterií”

    1. bavila jsem se o tom s
      bavila jsem se o tom s přítelem nedávno a jsem celkem vyděšená z toho, že jakmile se nějakému vědci začlo dařit, vláda „ho odstranila“, aby nemohl dál rozvíjet své schopnosti a těžila se dál ropa, já osobně se na elektro auto taky moc těším a doufám, že se brzy vyřeší problém s baterkou…auto si hned koupím, urcitě tedy v nějakém autobazaru, na nové asi nebudu mít, ale předpokládám, že v např. v takovém profláklém aaa budou mít i velký výběr…snažím se žít ekologičtěji a toto se mi moc líbí!!

    1. Jsem zvědavej jestli tu
      Jsem zvědavej jestli tu šaškárnu dotáhnou do zdárného konce. Maj všechno výroba ž za 15měsíců 🙁 .

      Naším prvořadým cílem je uvedení výrobků s HE3DA® technologií na trh. V současné době probíhají projekční práce a kontraktace dodavatelů první plně automatické výrobní linky.

      Výroba bude umístěna v Havířově ve Slezsku, tradičním průmyslovém regionu s dostatkem kvalifikovaných pracovníků a vybudovanou potřebnou infrastrukturou. Společnost má k dispozici 4.000 m2 prvotřídních výrobních ploch a areál disponuje potenciálem k rozšíření až na 40.000 m2.

      Zahájení výstavby výrobní linky je plánováno na podzim roku 2015, spuštění výroby do konce roku 2016. V současné době probíhá alokace výrobní kapacity této linky zákazníkům.

      he3da.cz

  6. 2015 by měla byt uvedena na
    2015 by měla byt uvedena na trh. Příští rok by ji měli uvést na trh . Držím jim palce aby zase nějaký chytrý politik nebo úředník jim nezačal házet klacky pod nohy a oni radši neodesli postavit výrobu do Ameriky nebo činy a z cechů se stal národ skladniku pro amazon a spol. )))

    1. Jak jsem si tak četl
      Jak jsem si tak četl poslední info na jejich webu, tak už to mají v Číně patentováno, takže bych se divil, kdyby se rozhodli platit za drahé „ruce“ v Evropě, když stejnou práci odvedou ty v Asii levněji…
      Nebo by to někdo, kdo používá svoji hlavu i k něčemu jinému, než aby mu nepršelo do krku, dělal jinak???

      1. Spíš bych to viděl jako
        Spíš bych to viděl jako ochranu před nimi, i ČLR musí dodržovat své vlastní zákony.
        Taková linka může a nejspíš je vysoce automatizovaná a tedy bude vyžadovat poměrně málo lidí. (několik set nanejvýš), přičemž vzhledem k alokaci mnoha automobilek, lokomotivek a dalších potenciálních zákazníků v Evropě bude její umístění v ČR výhodné. Pokud je cena násobně menší než v případě klasických baterií, pak by nějaké daně roli hrát vůbec nemusely.
        Navíc zde můžete počítat, vzhledem k potřebné přesnosti, s lepším výsledkem než v případě stěhování do Asie (krom Jižní Koree a Japonska, ev. dálného východu RF) kde by mohlo dojít k výkyvům kvality (o bouchajících bateriích jsme asi slyšeli všichni. Dále by se musely baterie dopravovat, to představuje další náklady. Mimochodem i někteří jiní výrobci stěhují výrobu zpět do Evropy. Je otázka jestli s vidinou levné síly v podobě migrantů. Dále i ona Asie již není tak levná jako dřív.

    2. To bohužel není
      To bohužel není úřednících, ale spíše o zákonech. Vzhledem k tomu, že výrobní cena v EU je oproti Číně ABSOLUTNĚ nekonkurenceschopná, nelze předpokládat, že by se něco takového vyrábělo v ČR. Byl by to ekonomický nesmysl. Pokud musíte vyplácet odstupné zaměstnancům, platit jim zdravotní prohlídky, nemocenskou, obrovské daně abyste uživil celé generace příživníků a neunkční zkorumpovaný stát tak prostě nemáte šanci. Práci z toho bude mít čínský dělník, ten český může jít leda s odboráři stávkovat za vyšší mzdy.

    1. Jasně, nejlepší nápad.
      Jasně, nejlepší nápad. Sice na co sáhne stát či EU, tam tráva 100 let neroste, ale aspoň tak počkáme na rozvojové země, aby nás mohly dohnat.
      Palec nahoru ! Jste opravdový vizionář.
      Schválně, jestli pak budou čekat oni na nás až se to obrátí…
      Děláme pro svou naprostou konkurence-neschopnost co jde.

        1. Ano, ale na povinnosti
          Ano, ale na povinnosti platit obrovské daně, drahé energie, nestydatě drahé zaměstnance a nefunkční stát už ano. Jen si spočítejte, kolik Vás stojí zamětstnec se všemi zákonnými „benefity“ typu několikaměsíční výpovědní doba, mateřská, dovolená, nemocenská, minimální mzda, povinné zdravotní prohlídky, pracovní prostředí, povinnost spolupracovat s exekutory atd atd. Do toho nefunkční justice, zkorumpovaná státní správa, tisíce bumážek a studií za statisíce před tím, než vůbec smíte uvažovat o tom, že postavíte fabriku. A to nemluvím o tom, že všechno trvá měsíce a roky. Tohle zasíťovaná parcela s infrastrukturou nespraví, ani kdyby byla zcela zadarmo i s pětiletými daňovými prázdninami.

          1. Ano byrokracie je dost
            Ano byrokracie je dost vysoká, ale bavíme-li se o opravdu Hi-Tech pak by toto nemusel být nepřekonatelný problém.

            Ale jinak souhlasím s tím že je třeba to zjednodušit. Bohužel k tomu by bylo třeba buď založit stranu, nebo se přidat a pomoct s tím, jinak to nepůjde.

    2. Realny zaklad to malo len to
      Realny zaklad to malo len to bolo trosku prifuknute stretol som sa ich baterio na ABAF konferencii v Brne 2012. Nanomaterialy su riesenim pre buduce generacie baterii ale uz nepojde o interkalacne baterie ale konverzne. Aj ked tu je jedinecna bateria ktorej idea vznikla omylom pri nabijani CFx primarnej baterie. Tento typ baterie sa da nazvat Li – F ko-interkalacna bateria pretoze po prvy krat sa podarilo vyuzit fluor – napatie clanku 5,8V a teoreticka kapacita 620mAh/g.

      Vdaka inovaciam v oblasti grafenu sa podarilo verifikovat 3000x cyklov ultrakapacitoru s vykonom 116kW/kg pri 320Wh/kg je teda zrejme ze vyvoj v oblasti elektrochemickych zdrojov energie dokaze stale prekvapit a vzdy sa nieco nove objavi.

  13. Может хоть чехи
    Может хоть чехи научат русских работать. Если электроэнергия заменит нефть, то России придётся рассчитывать на свои силы, а не на доллары от продажи нефти и газа.
    Чем больше научных разработок, тем быстрее мы будем жить лучше.

    1. No Vadime nevím, jak budou
      No Vadime nevím, jak budou češi ty rusy učit. Když vidím kvalitu naší mladé generace tak bych se toho docela bál
      A toho, že by Rusko neprodalo naftu bych se nebál. Přes hranice je čína, indie, pákistán – 2 mld lidí. Ty toho dokážou odebrat mnohem víc než kolik kde máte.

      1. Nejsem Rus, jsem Bělorus.
        Nejsem Rus, jsem Bělorus. Поэтому я знаю насколько дикая страна – Россия. Такой дикости не встретишь ни в Китае, ни в Индии. К тому же в России очень холодно и южным людям там очень трудно жить. За будущее России я не беспокоюсь. Да и зачем беспокоиться, всё давно известно. Через 10 – 15 лет Китай станет главной страной мира, США отойдут на второй план.

        1. Překlad (Google
          Překlad (Google Translator): Díky tomu vím, že Rusko je divoké. Takovéhle divošství není ani v Číně nebo Indii.Kvůli zimě navíc v jižní Rusku není snadné žít. Budoucnost Ruska mě nezajímá. Proč taky, všechno už je jasné. Čína je dnes světovou velmocí, USA ustoupí do pozadí.

          1. Omlouvám se. Googlem
            Omlouvám se. Googlem nesprávně přeloženy můj komentář.
            Lidé z jižních zemí těžko se usadit v chladném Rusku. Pro budoucnost Ruska, nemám strach. Po 10 až 15 roky, bude Čína velmoc, se Spojené státy ustupují do pozadí.
            Toto je správný překlad.
            Pokusím se psát v češtině.

            1. Здравствуйте
              Здравствуйте Вадим,
              Я думаю што ето можно, но незнаю эстли русские будут хотьат. Очен болшая проблема есть что немного молодых чехов гаварит по-русски, это буде проблема для бизнеса. И думаю что много их думае плохо об русских и об странах СНС.

              Problém je v tom že USA ustoupí do pozadí jen pod tlakem zvenku, nebo vnitřním kolapsem, každopádně ten může přijít brzy, myslím že ve společnosti je tam velké pnutí. Ale to by se musela asi EU přestat být v jejich vleku. Jít proti Rusku je podle mne hloupost, naopak, je třeba překlenout tu propast, jen nevím, jestli je západní Evropa ochotná. Střed a východ asi do jisté míry ano, ovšem stejná vůle musí být i z druhé strany.

              Pokud se nám podaří překlenout i poslední zbytky železné opony a nestavět další, bude to pro lidi na obou stranách lepší. Problém může být v nepochopení lidí v SNS vedením EU. Bylo by dobře, kdyby se místo věčného hádání se konečně začalo spolupracovat. Pak by se třeba mohlo podařit mnohem efektivněji vyřešit některé problémy. Například přístup ke kaskádám na velkých řekách na východě by se poměrně hodil. Stejně tak by mohla snadnější technologická výměna urychlit vývoj.

              Spojené investice RF a EU by mohly pomoct s dokončením konsolidace nepořádku vzniklého rozpadem SSSR v prostoru mezi EU a RF. Což by mohlo přinést opět výhody oběma stranám. Ovšem to by musela existovat dohoda, která nebude ani jednou stranou porušena.

    2. Pro ruštiny neznalé
      Pro ruštiny neznalé nabízíme překlad toho příspěvku, který se překvapivě nezdá být spam: „Možná Češi naučí Rusy pracovat. Pokud elektřina nahradí ropu, Rusko se bude muset spoléhat na vlastní sílu a ne na dolary z prodeje plynu a ropy. Čím rychlejší vědecký pokrok, tím rychleji se my budeme mít lépe.“ Tímto děkujeme ruskému čtenáři Vadimovi za zajímavý příspěvek!

  15. K článkům o nových
    K článkům o nových bateriích už jsem skeptický. Za poslední 3 roky jsem četl několik novinek v této oblasti a vždycky je pak ticho po pěšině. Chápu, že vývoj trvá, ale spíš mi to připadá, že trvá schválně, protože v podstatě nikdo „z hora“ nechce aby existovaly.

    1. Souhlasím s tím že se pan
      Souhlasím s tím že se pan Procházka zabývá novým typem baterií, o její funkčnosti jsem sice slyšel, ale v reálu neviděl. Podobný výzkum dělá na 3D baterie například IBM a hodně dalších. Co je pro mě absolutně směšné je tvrzení 2x a víc levnější než klasická koncepce, protože cenu z 85% procent tvoří vstupní suroviny které stejně v 3D akumulátorech musí bít jinak ta energie není do čeho uložit. U 3D baterií se maximálně zvýší rychlost výroby, ale s cenou v 15% ostatních nákladů není moc místa kde se dá uspořit. Ale jinak panu Procházkovy přeji hodně úspěchů.

  17. Je to příliš krásné na
    Je to příliš krásné na to, abych tomu slepě a bezezbytku věřil. V článku mi (kromě květnatého vychvalování skvělých vlastností) chybí takové základní údaje, jako na př.: provozní napětí, poměr kapacity baterie v Ah/kg a Ah/dm3, počet cyklů nabití/vybití, vnitřní odpor, rychlost samovybíjení atd.
    P.S. Předpokládám mlčky, že pod pojmem „baterie“ má autor na mysli „akumulátor“. Nahlíženo z jazykového hlediska, vyjadřuje termín „baterie“ spojení několika primárních (galvanických-solárních-thermoelektrických) článků, nebo akumulátorů do většího celku, za účelem dosažení vyššího napětí, nebo proudu. Na př 6 Pb článků u 12V autobaterie, či tří galvanických článků u 4,5V ploché baterie.

  18. Gratuluji, jsem opravdu
    Gratuluji, jsem opravdu nadšený tím, že se jedná o český vynález. Snad jeho výroba a uvedení do praxe nebude trvat dlouho. Mám jen obavy, aby to nedopadlo tak, že příjdou amíci zastupující naftařské společnosti a vynález půjde k ledu. Nebylo by to poprvé.

    1. Pokud si myslíme,že
      Pokud si myslíme,že vzdělaní občané USA a především kapitáni tamního naftového průmyslu jsou absolventi amerických universit,tak by měli vědět jak dlouho jim jejich nerostný kapitál vydrží.Podle prognoz francouzských a amerických vědců se konec této epochy naplní do sta let.A i když se to dnešním majitelům týkat už asi týkat nebude,bude se jednat o jejich potomky.Nejsmutnější na tom je to,že až to příjde tak bude nutné řešit nejen otázku pohonných hmot,ale i průmyslovou výrobu většiny výrobků.Výroba oceli,plastických hmot,skla je dnes stále energeticky náročnou výrobou.Ale bez této výroby prakticky fungování lidstva je nepředstavitelné. Věřím tomu,že se během dvaceti let v některém vyspělém státě bude muset experimentálně vybudovat lidská sídliště izolovaná od dnešních způsobu přežívání.Doufám,že se najde nějaká tv stanice která bude pokračovat ve zveřejňování dokumentárních prognoz jako byla Zastrč a jeď na Z1.

      2. Také mne mrzí, že Z1
        Také mne mrzí, že Z1 zanikla. Platí to i o špičkovém dva roky mrtvém Leonardu. To, co je slyšet na nástupnickém „Flusu“ je slaboučký odvárek – aby se neřeklo a pan Duhan vykázal změny. Až přijde jiný, nasadí „projekt“ „zpět ke kořenům“. Ale, jak známo, 2x nevstoupíš do stejné řeky.

Napsat komentář