Velká šestka. Kdo jsou největší světoví výrobci baterií

Světovému obchodu s bateriemi dominuje vybraná hrstka. Jen šest společností dodalo v roce 2020 87 procent všech bateriových článků do elektromobilů. Firmy BYD, CATL, LG Energy Solution, Panasonic, Samsung SDI a SK Innovation.

Zdaleka největším odběratelem byla společnost Tesla. Ta ve stejném časovém období do automobilů namontovala baterie s celkovou kapacitou 22,5 gigawatthodiny. To bylo téměř stejně jako součet produkce pěti nejbližších konkurentů dohromady: BYD, Hyundai, Mercedes, Renault a Volkswagen.

Ve stejné době se zvedla „poptávková tsunami“. Ta vyvolala nebývalý tlak na dodavatelské řetězce materiálů pro baterie a motory a vyvolalo prudký nárůst cen lithia, niklu, kobaltu, neodymu, praseodymu, dysprosia a terbia.

Jak uspokojit poptávku

Jak svět uspokojí svět poptávku po bateriích? Podle Venkata Srinivasana, ředitele Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science, by jen Spojené státy k pokrytí předpokládané poptávky mohly během 15 let potřebovat 20 až 40 gigatováren s celkovou terawattovou kapacitou nových baterií. „Právě teď na to Spojené státy nemají dostatek materiálů, takže klíčem k rozjezdu výroby bude náhrada části dnes používaných materiálů a recyklace,“ řekl Srinivasan pro IEEE Spectrum.

General Motors, který se snaží bojovat s dnes dominantními asijskými výrobci, staví v Ohiu a Tennessee továrny s celkovou kapacitou 70 gigawattů. To je dvojnásobek kapacity nevadské gigatovárny společnosti Tesla.

Ford plánuje ve spolupráci s jihokorejskou společností SK Innovation zvýšit do roku 2030 kapacitu v Severní Americe na 140 GW, a celosvětově na 240 GW. Ford odhaduje, že k tomu bude zapotřebí šest továren ve Spojených státech a deset ve zbytku světa.

Tempo růstu je ale již dnes ohromující. Společností CATL (Contemporary Amperex Technology) a LG Energy Solution v posledních čtyřech letech vyrostly řádově o tisíce procent.

Stará technika, nové triky

Rychlý nárůst poptávky může vytvořit něco, co banka Goldman Sachs nazývá „komoditním supercyklem“. Ten může dlouhodobě zatížit dodavatelské řetězce a ceny lithia a dalších materiálů (například vzácných kovů). O přijetí elektrických vozidel také rozhodnou do značné míry vlády a spotřebitelé. Růst a vládní signály v souvislosti s klimatickou krizí však naznačují, že přichází období boomu v oblasti baterií.

Zvláště patrné je v to ve výrobě výkonných článků. Všichni výrobci automobilů se rádi chlubí nejlepším dojezdem nebo výkonem ve své třídě. Navíc mohou zákazníky oslnit rychlým nárůstem těchto parametrů. Energetická hustota bateriových článků se za posledních deset let téměř ztrojnásobila a přední chemické články nyní dosahují mohou obsahovat 300 watthodin na kilogram.

Ale zároveň musí výrobci myslet na to, co do svých baterií dávají. Některé materiály budou nedostatkovější, a tedy dražší než jiné. Příkladem může být kobalt. Ten se z velké části těží v podmínkách, které by do 21. století neměly patřit. A firmy pak samozřejmě slyší i na to, že vzhledem k rozsahu nabídky může jeho cena rychle stoupat.

Rizikový kobalt tak v bateriích nahrazují jiné prvky, především nikl. Závod o zvýšení obsahu tohoto kovu v bateriích vede dnes společnost LG Energy Solution. Výkonné NCMA články (nikl, kobalt, hořčík, hliník) této jihokorejské společnosti budou brzy pohánět Tesly vyráběné v Číně a řadu elektromobilů General Motors. Mají také nejvyšší zastoupení niklu v odvětví: elektrolyt ho obsahuje 88 %.

Přitom kapacita je vyšší než u starších modelů s vyšším obsahem kobaltu. Výrobci tak mohou do daného prostoru vtěsnat více energie a dojezdové vzdálenosti, aniž by museli zásadně měnit konstrukci baterií.

O krůček níže jsou články NCM811 od hráčů, jako je Contemporary Amperex Technology Co. (CATL), LG a SK Innovation, s poměrem niklu, kobaltu a manganu zhruba 8:1:1. Castilloux říká, že jedním z triků je přidat nikl a omezit kobalt a zároveň zajistit tepelnou stabilitu, protože požáry škodí obchodu.

Adamas Intelligence uvádí, že 60 % všech baterií osobních elektromobilů nasazených v roce 2020 bude obsahovat články s vysokým obsahem niklu, jako jsou články NCA nebo NCM řady 6 až 8.

Zkušebnou nové a zatím ve velkém nenasazované technologie NCMA je dnes Čína. Ale výrobci s nimi nechtějí v Číně zůstat, chtějí prorazit na západní trhy.

Ale na technologii je ještě co zlepšovat. Například špičkové články společnosti CATL se v současnosti vyrábí velmi neefektivně. Společnost neustále rychle navyšuje výrobu a procesy ladí teprve postupně. Podle Castillouxe v současné době na každý vyrobený článek CATL s vysokým obsahem niklu připadá zhruba jeden vadný článek, který jde na recyklaci (což je také špatné pro obchod).

Baterie pro masy?

Určitě to nebude jen neustálý pochod směrem k lepším a výkonnějším bateriím. Na výsluní se například vrací lithium-železo-fosfátové (LFP) baterie, které byly kdysi považovány za zastaralé. A to zejména v Číně, kde společnost Contemporary Amperex Technology Co. (CATL), která je nyní největší světovou bateriovou společností, dodává LFP pro standardní model 3 společnosti Tesla.

Elon Musk nedávno vyvoval značnou pozornost, když naznačil, že Tesla dlouhodobě přechází na levnější, bezkobaltové baterie LFP. „To je vlastně dobře, protože železa je na světě dost,“ řekl v červenci 2021 před novináři.

LFP stále tvoří méně než 10 % všech li-ion článků. Ovšem podle analytiků se množství do výrobků článků v druhé polovině roku 2020 meziročně zvýšilo o 600 %. LFP má menší energetickou hustotu než na nikl bohaté litihum-iontové články, ale jejich katodové materiály jsou levnější.

K řešení nevýhod v oblasti účinnosti přispívá konstrukce „cell-to-pack“, která upouští od použití nesčetných válcových článků uspořádaných do modulů. Větší hranolové články se integrují přímo do balení, což šetří místo, snižuje počet součástek a zjednodušuje chlazení a připojení. „Balení je v podstatě jeden velký modul,“ říká Castilloux.

Nejprodávanější čínský elektromobil, Wuling Mini za 4 500 dolarů, používá balíčky LFP od výrobců, jako je Hefei. Srinivasan říká, že LFP se pro některé aplikace jeví jako ideální. „Levnější auto s LFP, které vydrží dlouho a ujede kolem 250 kilometrů, není špatné,“ říká.

Objevuje se nový, v podstatě celosvětový trend: výrobci automobilů – včetně General Motors, Tesly a Volkswagenu – používají baterie s vyšším obsahem niklu (a případně dalších dražších surovin) pro vozy s delším dojezdem nebo vozy sportovní. Baterie LFP se pak používají pro levnější, základní modely.