(Ne)môžu slovenské batérie do elektromobilov pri výrobe vybuchnúť?

Dnes už notebooky vydržia bez nabitia aj 12 hodín, elektromobilom sa na jedno nabitie odveziete z Bratislavy do Košíc a pri únavnom stúpaní na bicykli k Popradskému plesu vás predbehnú dôchodcovia na elektrobicykloch. Znie to úsmevne, no pred 2 rokmi dostal práve za toto Akira Yoshino celkom zaslúžene Nobelovu cenu za chémiu (spolu s pánmi M. Stanley Whittingham-om a Johnom B. Goodenough-om). Čo je pre mňa na vynálezoch najzaujímavejšie? Keď v roku 1985 Akira Yoshino vyrobil prvý prototyp bezpečnej a do výroby vhodnej lítiovej batérie, určite netušil ako tým zmení svet v 21. storočí. Práve vďaka jeho vynálezu a unikátnym vlastnostiam li-ion batérií sa totiž mohli vyvíjať aj spomínané zariadenia. Perfektné je na tom aj to, že na jeho základoch začalo stavať už aj Slovensko.

Nebudem sa vyjadrovať k výrobe takejto lítium-iónovej batérie a diskusiu na túto tému prenechám kolegom v ďalších blogoch. Vyjadrím sa ale k priestorom, v ktorých sa takéto batérie môžu vyvíjať, skúmať, zlepšovať aj vyrábať. Pretože práve toto miesto je alfou a omegou, bez ktorej by nebolo možné realizovať ani jeden z týchto procesov. A takéto unikátne R&D centrum vzniká vo Voderadoch.

ČO ZNAMENÁ PRÁCA V ULTRASUCHÝCH PRIESTOROCH?

Materiály potrebné na prípravu batérií do elektromobilov sú veľmi citlivé na vlhkosť a pri kontakte s vodou menia svoje vlastnosti tak, že sa stanú znehodnotenými. Príprava zmesí preto musí prebiehať v tých najčistejších a najsuchších priestoroch. V novom R&D centre vo Voderadoch používame dokonca tzv. ultra suché priestory. Pri výrobe batérií budeme používať receptúry založené na zmesiach s väčším obsahom niklu pri použití anód na báze silikónu, čo je aktuálne najmodernejším trendom pre dosiahnutie top vlastností li-ion batérií.  Odporúčaná vlhkosť, ideálna pre ľudí, sa pohybuje na úrovni 40-60 %. Vo Voderadoch ju však potrebujeme udržiavať na úrovni až 0,5 %, čo sa nám darí vďaka výkonným priemyselným odvlhčovačov vzduchu. V praxi to znamená, že vlhkosť 0,5 % je v InoBat priestoroch vlastne rosný bod pri -40 °C. Nepríjemná predstava, však? Navyše, pri skladaní moderných batériových článkov a plnení batérií elektrolytom sa často vyžaduje suchosť priestorov až na úrovni -60 °C až -70 °C rosného bodu, čo predstavuje vlhkosť na neuveriteľnej úrovni 0,01 %! Každý vstup do takýchto priestorov musí byť preto dôkladne zvážený vzhľadom na dočasné porušenie ultra suchých podmienok – na to všetko však v InoBate dôkladne dbáme. Poznáte princíp ALARA známy z jadrových elektrární? Podobné je to aj u nás. Počet ľudí v týchto priestoroch preto limitujeme cez automatizácie výrobných procesov a obmedzením maximálneho času zamestnancov v nich tak, aby sme zamedzili vzniku akýchkoľvek rizík.

AKO VYUŽÍVAŤ TOXICKÉ LÁTKY NETOXICKÝM SPÔSOBOM?

Či sa nám to páči alebo nie, vo Voderadoch musíme využívať aj organické rozpúšťadlo „N-methyl-2-pyrrolidon“ (NMP). Používame ho pri rozpúšťaní spojiva počas vytvárania prášku z niklu, mangánu, kobaltu, lítia, spojiva a uhlíka. Keďže však neexistuje nič, čím by sme vedeli NMP nahradiť, používať ho musíme. V InoBat-e však pristupujeme k jeho používaniu s veľkým rešpektom a nekompromisne trváme na využití tých najmodernejších technológií, vďaka ktorým dokážeme nebezpečie pre pracovníkov aj obyvateľov v okolí maximálne limitovať.

SLOVENSKO MÁ PRÍSNEJŠIE LIMITY AKO ČÍNA

Povolené limity v SR na vypúšťanie spomínaného NMP do ovzdušia sú na úrovni 1 mg/m³. V InoBat Auto je však našim cieľom tento limit znížiť ešte viac, preto využívame technológiu jeho zachytávania, tzv. „NMP Recovery System“. Materiál s katódovou zmesou sušíme v elektrických peciach, kde je cieľom dosiahnuť takmer celé vyparenie toxického NMP. Elektródy ďalej dosúšame vo vákuových peciach. Všetok vyparený NMP sa zachytí na sérii kondenzačných a koncentračných technologických jednotiek. Výsledok? Podiel NMP vo vypúšťanom vzduchu je vo finále niekoľko stokrát menší ako spomínaný limit na SR a zachytiť dokážeme až 99,99 % NMP. Ten sa bude ďalej zbierať do nádrží, odvezie sa na prepracovanie k distribútorovi, zachytené NMP budeme ďalej recyklovať a po prečistení opäť využívať.

Smutné je, že niektoré fabriky v Číne vôbec nevyžadujú systémy zachytávania NMP, resp. majú menej prísne limity. Preto je veľmi dôležité, aby výroba batérií do elektromobilov bola čo najviac vykonávaná v mieste spotreby a riadená prísnymi európskymi normami. Docielime tak značne nižší dopad na našu planétu, a to nielen z hľadiska minimalizácie uhlíkovej stopy, ale aj emisií vypúšťaných do ovzdušia.

BATÉRIE DO ELEKTROMOBILOV (NE)MÔŽU VYBUCHNÚŤ

Určite ste už počuli o tom, že hasiť elektrické auto je kvôli batériám problémové. Predpokladám, že ste už videli aj video s horiacim elektromobilom. Áno, stať sa to môže. Avšak rád by som podotkol, že pravdepodobnosť horiaceho elektromobilu je štatisticky rovnaká ako pri spaľováku. Nemajte však obavy! Vo Voderadoch je protipožiarna ochrana navrhnutá tak, aby k tomu dôjsť nemohlo a riziko bolo minimálne  – máme ju rozdelenú na 2 funkčné celky:

• výrobu elektród a zmontovanie článkov až po napustenie elektrolytom
• samotné zrenie a formovanie batérie, počas ktorého sa batérie prvýkrát nabíjajú (tu už nesú batérie svoje charakteristické vlastnosti)

V rámci prvého celku je to jednoduché: klasická protipožiarna ochrana na báze vody špecificky upravená na použitie v ultra suchých priestoroch. Druhý celok je o niečo komplikovanejší. Aj v tomto prípade je základom hasenie na báze vody, ale je riešené systémom, ktorý hasí už priamo problematické batériové články a nie celú miestnosť. Batéria sa pri zrení aj formovaní nabíja, vybíja či zreje v rôznych teplotách. Práve pri týchto procesoch sú jednotlivé články ukladané do tzv. „tácok“ po niekoľkých kusoch. Tie následne vkladáme do zariadení s automatickým systémom, ktorý riadi ich formovanie a v prípade potreby začne „tácku“ automaticky hasiť. Naše technológie tiež dokážu porušené články separovať napr. do slanej vody alebo tzv. bezpečnostného boxu, kde batéria sama bezpečne zhorí. V InoBat Auto bude celý tento proces automatizovaný.

VLASTNÁ SAUNA PRE BATÉRIE, VÝSADBA ZELENE A ZAUJÍMAVÉ ČÍSLA

Pre tých, ktorých téma zaujala mám ešte pár ďalších zaujímavých zákulisných info na záver:

• Batérie u nás majú vlastnú saunu! Počas zrenia batérií sa jeden proces vykonáva pri zvýšenej teplote (40-60 °C). Vtedy sú batérie umiestnené do miestnosti, kde sa udržuje stabilná požadovaná teplota, pri ktorej sa batérie „saunujú“ a zrejú niekoľko hodín až dní.
• Uhlíková stopa výroby batérií vyplýva najmä od pôvodu použitej elektrickej energie. Na Slovensku je uhlíková stopa vyrábanej elektrickej energie v priemere 110 gCO₂/kWh. Keď si zoberieme, že na výrobu jedného InoBat batériového článku spotrebujeme cca 35 kWh energie, tak jeho uhlíková stopa je asi 3,8 kg CO₂. Ale poďme ešte ďalej! Ak dáme do elektromobilu s batériou kapacity 50 kWh (dojazd cca 300 km) InoBat batérie vyrobené na Slovensku, tak energia vložená do ich výroby je ekvivalentná uhlíkovej stope zhruba 6000 kilometrom prejdených na benzínovom aute strednej nižšej triedy. A to nie je veľa…
• Zodpovedne pristupujeme aj k dizajnu našich prevádzok, a to pri využití každej voľnej plochy – inštalovaním fotovoltaických panelov, výsadbou zelene, znižovaním betónových plôch či využitím moderných energetických úložísk.
• Všetky interné parkovacie miesta chceme mať osadené nabíjacím stojanom na elektromobily.

Práca v InoBat-e mi dáva unikátnu možnosť byť pri zrode firmy, ktorej cieľom je priniesť na Slovensko úplne nový typ priemyslu a zmysluplné technologické inovácie. Verím, že spoločné sny o zelenej európskej budúcnosti sa aj vďaka InoBat-u priblížia k realite a raz si tak budeme môcť kúpiť dokonca aj elektromobil s pravými slovenskými baterkami! Do InoBat-u som nastúpil pred viac ako rokom a patrím vôbec k prvým full-time zamestnancom, ktorí mali možnosť definovať prvé detské kroky firmy, ktoré povedú k úspešnému vybudovaniu nielen R&D centra, ale aj prvej slovenskej gigafabriky. A keď vidím tím ľudí, ktorí prišli do firmy v posledných mesiacoch, tak som si istý, že sa nám to aj podarí.

Dúfam, že Vás čítanie o týchto technických zákulisných informáciách bavilo. Ak ste naladení dozvedieť sa ešte viac o podobných zaujímavostiach, tak vám vrelo odporúčam pozrieť si videá pripravené v rámci nášho nového celoročného vzdelávacieho programu BATTERYacademy. Okrem kic-off dielu s Otom Pisoňom tu už v piatok nájdete aj video s legendou automobilového priemyslu, Andy Palmerom, s ktorým budeme búrať mýty zo sveta elektromobility. A do konca roka tam pribudnú aj ďalšie zaujímavé videá, ktoré môžete sledovať tu:  https://www.youtube.com/channel/UCcJKRYhLocVOQMlMEoSXE1Q

Stanislav Pecko
Project Manager, InoBat Auto