Akumulátory: trocha teorie nikoho nezabije

 Klasické lithiové akumulátory zatím jsou v mnoha ohledech nepřekonatelné: lithium je nejlehčí kov (na vodě plave) a v takzvané Becketově řadě kovů stojí nejvýše, takže teoreticky umožňuje sestavit galvanické články s nejvyšším napětím. Akumulátory Li-ion nebo Li-pol jsou pro drony (a jaksi mimochodem i pro mobilní elektroniku a elektromobily) to nejlepší, co je momentálně k dispozici, lithium ale má i špatné vlastnosti.

Problematické lithium

Ta nejhorší vlastnost lithiových článků spočívá v tom, že zásoby lithia jsou omezené (odhady se pohybují v rozmezí od 13 do 39 milionů tun a ještě ke všemu se jich většina nachází v Číně a několika málo zemích třetího světa. S rostoucí poptávkou se tak lithium stává geopolitickým faktorem a nechybí ani názory, že v 21. století bude tím, čím byla dosud ropa. To je hlavní důvod, proč jsou drahé - a nejspíš nikdy nebudou levné, i když se jejich cena bude s rostoucí výrobou mírně snižovat.

Tím ale špatné zprávy zdaleka nekončí. Lithium je také velmi reaktivní, proto se v přírodě vyskytuje pouze ve sloučeninách. Získává se z nich elektrolýzou, takže výroba akumulátorů pro uskladňování levné a čisté alternativní energie je paradoxně drahá, špinavá a energeticky náročná. Ještě ke všemu dokáže tento kov vzplanout už při styku s vlhkostí, což nejenže výrobu článků dál prodražuje, ale podle mezinárodních předpisů se s lithiovými články musí zacházet jako s nebezpečným materiálem.

Lithiové články jsou také ze své podstaty velice náročné na správné nabíjení a vybíjení - a i tak přežijí jen poměrně malý počet nabíjecích cyklů. K praktickým aspektům zacházení s nimi se proto na Dronewebu budeme vracet často, stejně jako k informování o novinkách ve vývoji článků vhodných pro létání.

Li-pol nebo Li-ion?

Snaho o vylepšování lithiových akumulátorů vedla ke vzniku jejich různých typů - což často vede ke zmatení pojmů jak v prospektech méně poučených prodejců, tak i textů o dronech (a zdaleka nejen těch na internetových diskusích, ale i v publikacích a článcích tvářících se jako odborné). Platí to zejména o nepochopení rozdílu mezi články kterým se říká Li-ionové a články známými pod označním Li-pol (někdy též LiPo, v zahraniční literatuře i LiPos nebo jinak).

V Li-ionových článcích jednu elektrodu tvoří uhlík, druhou sloučenina lithia (dnes obvykle lithia, kobaltu a kyslíku), protože samotné lithium je nestabilní. I proto vývoj do tržně použitelné podoby trval od roku 1912 až do 90. let; konstruktéři totiž nejdřív dlouho pracovali se samotným lithiem. První li-ionové články na trh uvedla firma Sony.

Na rozdíl od Li-ion je v akumulátorech Li-Pol (lithium - polymer) lithium v kovovém stavu, katodu tvoří kysličník vanadu a elektrolyt je pevný polymer. Odpadají tedy jak ekologicky problémové látky, tak kapalný elektrolyt. Katoda, elektrolyt i anoda jsou tenké vrstvy, které lze nejen libovolně skádat na sebe, ale i tvarovat. Při stejné kapacitě jako Li-ion má Li-Pol téměř poloviční hmotnost a dnes už vydrží i přinejmenším stejný počet nabíjecích cyklů. U běžných multikopter Li-Pol naprosto převažují.

Akumulátory jsou limitujícím prvkem technologie bezpilotních létajících prostředků (stejně jako dalších technologií), proto se objevují i nové typy lithiových článků s jinými pojmenováním například akumulátory s 3D elektrodami, s elektrodami obsahujícími jiné prvky a sloučeniny atd.. Se všemi budeme na Dronewebu postupně seznamovat.

Jan A. Novák