Novinky
Trendy v bateriových technologiích & tepelné bezpečnosti
Proč to řešit právě teď
V posledních dvou letech se trh prudce přeskládal: LFP se z okrajové volby stal téměř polovinou trhu s trakčními články a tlačí na vznik nových, méně „kritických“ dodavatelských řetězců, přičemž se rychle prosazují LMFP a sodium‑ion (Na‑ion). To vše přichází souběžně s nástupem solid‑state architektur a s tlaky na bezpečnost a náklady v BESS i v automotive. Zároveň výrobci a integrátoři posouvají správu baterií od reaktivního řízení k prediktivní diagnostice a digitálním dvojčatům, kde AI stojí po boku fyzikálních (P2D/SPMe) a zjednodušených (ECM/ROM) modelů
Stav technologií: LFP/LMFP, Na‑ion a solid‑state
LFP
LFP dominuje ve stacionárních úložištích díky ceně, dlouhé životnosti a robustnímu bezpečnostnímu profilu. U
BESS je dnes preferovaným řešením, zatímco solid‑state je stále ve fázi přechodu z laboratoře do terénu.
LMFP (LiMn₁‑yFeᵧPO₄)
LMFP přidává k LFP ~0,2–0,3 V na napětí článku a tím i vyšší energetickou hustotu, ale vyžaduje řešit vodivost,
difuzi Li⁺ a stabilitu Mn (dissolution). Aktuální přehledy shrnují pokrok v dopování, povrchových úpravách a návrhu
cel, včetně reálných full‑cell konfigurací (LMFP/graphite, LMFP/LTO). Praktické testy ukazují, že vysoký podíl
Mn sice zvýší počáteční Wh/kg (~+18 % vs. LFP), ale rychleji degraduje – výhoda se po ~100 cyklech může vytrácet.
Poznámka k bezpečnosti LMFP: průmysl řeší tepelné řízení a rozkladové teploty; i když popularizační texty někdy
tvrdí opak, recenzované zdroje shodně upozorňují na nutnost povlaků (ALD), dopování a optimalizace elektrolitu pro
udržení stability Mn.
Sodium‑ion (Na‑ion)
Na‑ion nabízí nižší náklady a lepší chování v chladu, za cenu nižší energetické hustoty než dnešní NMC/LFP.
IRENA (2025) shrnuje stav technologie, parametry a oblasti nasazení; průmysl (CATL, Faradion, Tiamat, HiNa aj.) rozjíždí
výrobu a piloty s 140–190 Wh/kg na úrovni článku. V lednu 2026 oznámila CATL komerční produkci Na‑ion packů
pro lehká užitková vozidla, se zaměřením na provoz při –30 °C a dlouhou životnost (testy dle nového čínského
standardu GB 38031‑2025).
Solid‑state (SSB)
Hlavní sliby SSB: vyšší Wh/kg, rychlé nabíjení a bezpečnost díky pevné elektrolytické fázi (sulfidy/oxidy/polymery).
Realita 2025–2027: škálují se sulfidové dodávky (Idemitsu→Toyota), piloty a první automotive integrace jsou plánovány
před 2030; polotuhé/quasi‑solid směry běží už ve GWh. Průmyslové reporty i konference z roku 2025 potvrzují posun,
ale zdůrazňují, že masová nasazení vyžadují vyřešit rozhraní, náklady a výtěžnost výroby.
Dopady na dodavatelské řetězce
Rychlý nástup LFP/LMFP a Na‑ion mění kritické minerály: méně Ni/Co, více fosfátu, manganu a grafitu. IEA 2025
upozorňuje na koncentraci LFP výroby a možné úzké hrdlo v PPA (purified phosphoric acid) kolem 2030.
Tepelná bezpečnost: od materiálu po provoz
Základy TR (thermal runaway)
TR je samozesilující exotermní děj; spouštěče: přebití, vnitřní zkrat, mechanické poškození, vysoké C‑ratení
v chladu aj. LFP má vyšší stabilitu olivínové mřížky než NMC, přesto platí, že separator „shutdown“ a CID/PTC
jen odkládají kritické děje – prevence je systémová.
Separator a jeho role
Shutdown PE (~130–135 °C) + PP (~160–165 °C) v trilayeru, keramické/aramidové nátěry → vyšší teplotní
odolnost a odolnost proti dendritům.
Co ukazuje praxe u LFP
Nové experimenty na prismatických LFP: kombinace vysokého C a nízké T urychluje nástup TR víc než prostě „horké“
podmínky – bezpečnostní okna je nutné kalibrovat pro zimní fast‑charge.
SSB vs. LFP v BESS
SSB teoreticky eliminuje hořlavý elektrolyt, ale výzvou je lithiový dendrit a rozhraní; u stacionárních aplikací
stejně dnes vítězí LFP díky ceně, ověřenosti a certifikacím (UL9540A, NFPA 855).
Standardy a compliance
Pro trh a logistiku jsou klíčové: UN 38.3 (transport), IEC 62133 (bezpečnost přenosných), IEC 62619 (průmyslové),
doplněné výkonovým IEC 61960‑3 a dalšími. Integrátorům to přímo ovlivňuje testovací matice, BMS limity a dokumentaci.
.png)
Stárnutí: od fyzikálních mechanismů k predikci
Fyzika degradace
Nejčastější „pomalý“ mechanizmus – růst SEI → ztráta Li inventory, nárůst impedance; dále praskání částic,
LAM, plating při nízkých teplotách/vysokých proudech. Klasické práce (Bazant aj.) i aktuální články rozlišují
calendar vs. cycling aging a kalibrace modelů na akcelerovaných testech.
Moderní fyzikální modely
P2D a jeho zjednodušeniny (SPM/SPMe) se rozšiřují o SEI a mechaniku (např. napěťově a teplotně řízené růsty,
trhliny), což ostře zlepšuje predikci SOH a RUL.
Reduced-Order Models (ROM)
Pro řídící algoritmy a digitální dvojčata je zásadní zrychlit P2D / SPMe shape function a polynomiální přístupy
se pohybují okolo 2% chyby vůči P2S při řádech násobně nižší zátěži CPU; pro BESS se SPMe integruje i s teplem
(electro-thermal). V praxi se ROM používá i pro 3D tepelné chování článků (např. rychlonabíjení) - modální redukce
FEM zkracuje simulace při zachování prostorových gradientů.
Data‑driven predikce: od „black-boxu“ k fyzikálně informované AI
SOH & RUL pomocí ML/DL
Srovnávací studie potvrzují, že LSTM/BiLSTM a CNN‑BiLSTM patří mezi nejpřesnější pro sekvenční degradaci na
veřejných datech (NASA/CALCE); SVR/RF fungují dobře s pečlivými rysy a pro embedded použití.
Rok 2025 přináší další důkazy, že BiLSTM snižuje RMSE oproti „plain“ LSTM v cross‑battery generalizaci.
Současný výzkum směřuje k lightweight NN pro nasazení v BMS a k PINN a hybridům, které v AI zohledňují fyzikální
omezení.
Digitální dvojče baterie (BDT)
BDT propojuje ECM/SPMe/P2D+ROM s daty z CAN a cloudovou analýzou; umožňuje prediktivní údržbu, detekci anomálií a
optimalizaci provozu bez nákladných CFD/FEA během běhu.
![[album/Products_Model_Product/144/Obrazek3.png]](https://www.techsim.cz/content/images/album/Products_Model_Product/144/Obrazek3.png)
Co to znamená pro návrh a provoz
Návrh článků, modulů a packů
- Volba chemie podle aplikace: BESS: LFP jako baseline; LMFP tam, kde se „tlačí“ na Wh/kg, ale je nutná přísnější tepelná integrace a sledování Mn‑dissolution; Na‑ion pro nízkoteplotní a nákladově citlivé projekty. [energy-sto...alists.com], [pubs.acs.org], [irena.org]
- Automotive: sledujte roadmapy SSB (2026–2028 piloty), mezičlánek: vysokovýkonné LFP/LMFP s rychlonabíjením.
- Bezpečnost konstrukce: keramické separátory/nátěry, tepelná izolace mezi články, proti‑propagační bariéry a validace UL9540A/IEC 62619 pro stacionární systémy.
- Tepelné řízení: vycházet z nejhorších případů (low‑T fast charge); předehřev, řízení ∆T v packu a validace podle TR propagation testů.
- Supply‑chain rizika: u LMFP plánovat kapacity PPA; u Na‑ion hodnotit materiálové savings (Cu→Al kolektory aj.).
Model‑based engineering & simulace
- Hybridní modely: kombinujte SPMe/P2D pro přesnost s ROM/ECM pro rychlost v návrhových smyčkách (DoE, optimalizace chlazení).
- Modely stárnutí: zahrňte SEI a mechanické efekty; zvažte kalibraci na calendar i cycling datasety, a validaci na různých teplotách.
- Digital Twin: pro integrátory BESS/EV zavést cloud‑podporovaný BDT s ROM a živými daty; výsledkem jsou prediktivní limity výkonu a údržba podle stavu.
Provoz a asset management
- Prediktivní BMS: LSTM/BiLSTM/CNN‑BiLSTM pro SOH & RUL; nasazovat lightweight varianty na edge a „těžší“ modely v cloudu.
- Bezpečnostní režimy: dynamicky omezovat C‑rate při nízkých teplotách, hlídat dU/dt a dT/dt jako včasné indikátory anomálií.
- Compliance: dokumentace UN 38.3 Test Summary a matice zkoušek podle IEC 62133/62619 už ve specifikaci projektu – urychlí certifikaci i logistiku.
Jak vám s tím pomůže Techsim
- Rychlé ROM/ECM knihovny – pro návrh packu, chlazení a provozní optimalizaci umíme dodat validované SPMe‑ROM a tepelné ROM s vazbou na skutečné senzory.
- Digitální dvojče baterie – implementujeme „živé“ BDT, které spojuje fyzikální modely s AI a vašimi provozními daty (CAN/SCADA), včetně dashboardů pro prediktivní údržbu.
- Prediktivní AI pro SOH/RUL – nasazujeme BiLSTM/CNN‑BiLSTM s možností fyzikálních regulárizací (PINN) pro vyšší robustnost napříč šaržemi článků.
- Bezpečnost & certifikace – poradíme s volbou zkušebních protokolů (UN 38.3, IEC 62133/62619) a s návrhem packu tak, aby zkoušky prošly na první dobrou.
Závěr
Rok 2026 stojí na trialogu chemie–bezpečnost–data. LFP a Na‑ion přinášejí robustní a cenově dostupný základ, LMFP otevírá prostor pro vyšší Wh/kg, a solid‑state si buduje průmyslové zázemí. Bez simulací stárnutí, ROM a AI však nepůjde tyto technologie bezpečně a efektivně škálovat. Kdo propojí fyziku a data v digitálním dvojčeti, bude mít náskok v návrhu i provozu.
.png)
