Toyota se už několik let zabývá fluorid-iontovými bateriemi, které by jednou mohly nabídnout výrazně vyšší energetickou hustotu než dnes běžné lithium-iontové články. Vývoj ale rozhodně není ve fázi, kdy by automobilka mohla oznamovat jejich nasazení do některého ze svých elektromobilů. Naopak, stále jde především o laboratorní výzkum. Nově se jej Toyota Research Institute snaží urychlit ve spolupráci s Johns Hopkins University pomocí automatizace a strojového učení.
Podle Johns Hopkins University patří mezi hlavní lákadla fluorid-iontové technologie potenciálně velmi vysoká energetická hustota. Výzkumníci pracují s možností, že by v budoucnu mohla dosahovat zhruba dvojnásobku až trojnásobku hodnot dnešních lithium-iontových baterií. V praxi by to mohlo znamenat buď podstatně delší dojezd elektromobilu, nebo naopak menší a lehčí baterii při zachování stejného dojezdu.
Slibná chemie, ale zatím hlavně v laboratoři
Na papíře mají fluorid-iontové baterie i další výhody. Fluor je dostupný prvek a některé zkoumané varianty mohou využívat vodný elektrolyt, který je z hlediska hořlavosti bezpečnější než organické elektrolyty běžných lithium-iontových článků. Jenže právě elektrolyt je zároveň jedním z hlavních problémů, který výzkumníci stále řeší.
Je potřeba najít směs, která bude dostatečně stabilní a současně umožní fluoridovým iontům rychle se pohybovat mezi elektrodami. Možných kombinací je obrovské množství a jejich klasické testování je velmi pomalé. Právě zde nastupuje spolupráce Toyota Research Institute s Johns Hopkins University.
Výzkumný tým automatizuje přípravu a testování jednotlivých směsí. Experiment, který při ruční práci zabere přibližně deset minut, zvládne automatizovaný systém podle univerzity přibližně za tři až čtyři minuty. Výsledky pak mohou zpracovávat modely strojového učení, jejichž úkolem není pouze vytipovat nejslibnější kombinace, ale také pomoci vědcům pochopit, proč konkrétní složení funguje lépe než jiné.
Kdy se jí dočkáme v autě?
Tady je na místě očekávání výrazně krotit. Toyota ani Johns Hopkins v souvislosti s aktuálním projektem neuvádějí žádný termín, kdy by se fluorid-iontová baterie mohla dostat do sériového elektromobilu. Výzkum je stále ve fázi hledání vhodných materiálů a elektrolytu, tedy podstatně dříve než například vývoj výrobních postupů nebo příprava sériové produkce.
Dobře je to vidět při srovnání s jinými bateriovými technologiemi Toyoty. Automobilka má u své nové generace lithium-iontových baterií jasný harmonogram a počítá s jejich postupným nasazením od roku 2026. Levnější baterie využívající chemii LFP chce dostat do praxe v letech 2026 až 2027 a u výkonnějších článků počítala s horizontem let 2027 až 2028. U solid-state baterií Toyota rovněž pracuje na komercializaci kolem let 2027 až 2028 a už řeší také postupy potřebné pro sériovou výrobu. Toyota o jejich vývoji informuje přímo ve svém newsroomu.
Fluorid-iontové články jsou proti tomu mnohem vzdálenější technologií. V současném oficiálním plánu baterií, které Toyota připravuje pro své elektromobily v nejbližších letech, vůbec nefigurují. Pokud se tedy podaří současné technické problémy vyřešit a technologie se jednou dostane do automobilů, půjde spíše o záležitost příštího desetiletí než několika následujících let. Přesnější datum by ale v tuto chvíli bylo pouze spekulací.
Toyota se k fluoridu vrací už několik let
Nejde přitom o úplně nový projekt. Na pokračující vývoj upozornila také CleanTechnica, která připomíná výzkum Toyoty a japonských univerzit už z předchozích let. Současná práce s Johns Hopkins tak spíše ukazuje, že automobilka tuto alternativní chemii nezavrhla a hledá nové způsoby, jak překonat její slabiny.
Zda se z fluorid-iontové baterie skutečně stane nástupce dnešních lithium-iontových článků, je proto zatím otevřená otázka. Potenciál v podobě násobně vyšší energetické hustoty je zajímavý, cesta od funkčních laboratorních vzorků k článkům s dostatečnou životností, rychlým nabíjením, přijatelnou cenou a možností masové výroby ale bývá dlouhá. V nejbližších Toyotách tak budou hrát hlavní roli především zdokonalené lithium-iontové, LFP a později solid-state baterie. Fluorid-iontová technologie zatím zůstává sázkou na vzdálenější budoucnost.
