Baterie z 3D tiskárny pojme 7krát více energie než běžná. Zinek místo drahého lithia mění dosavadní pravidla

Tým z kalifornské UCLA představil hybridní zinkovo-iontový superkondenzátor s 3D tištěnou elektrodou, který provádí 7krát více energie než srovnatelná hybridní zařízení.

Zdroj fotografie: UCLA

Důležité upřesnění hned na úvod: sedminásobek se nevztahuje k baterii v telefonu ani k trakčnímu akumulátoru elektromobilu. Srovnání platí v kategorii hybridních superkondenzátorů, zařízení, která kombinují vlastnosti klasické baterie a kondenzátoru. I tak jde o výsledek, který v této třídě nemá obdoby. Klíčem je 3D tištěná porézní uhlíková elektroda obohacená oxidem vanadu a zinkovo-iontová chemie pracující s vodným elektrolytem místo hořlavých organických roztoků typických pro lithiové články. Studie vyšla 17. března 2026 v časopise Small a UCLA ji veřejně shrnula 29. června 2026. Výsledek je laboratorní, není komerční, ale ukazuje směr, kterým by se ukládání energie mohlo vydat.

Co přesně vzniklo v laboratoři

Představa, že z 3D tiskárny vyjede hotová baterie připravená k vložení do telefonu, je lákavá, ale zatím nereálná. Tým na UCLA vytiskl dvě věci: porézní uhlíkovou elektrodu s vnitřní strukturou připomínající včelí plást a uzavřenou testovací celu, ve které se elektroda měří. Elektroda je srdcem celého zařízení, její obrovský vnitřní povrch zkracuje cestu iontům a umožňuje uložit více aktivního materiálu, v tomto případě oxidu vanadu. Ten má vysokou teoretickou kapacitu pro ukládání náboje a výhodnou difuzi zinkových iontů.

Výsledné zařízení funguje jako hybrid: jeden terminál pracuje na bateriovém mechanismu, druhý se chová jako superkondenzátor. Praktickým důsledkem je rychlé nabíjení a vybíjení, okamžitá výkonová odezva a zároveň vyšší energetická hustota, než jakou nabízí čistý superkondenzátor. Právě v tomto kompromisu (energie versus výkon) tkví skutečný posun.

Proč zinek a ne lithium

Lithium dnes pohání prakticky celý trh elektromobilů i mobilních zařízení. Podle Mezinárodní energetické agentury má lithium-iontová technologie zůstat dominantní minimálně do roku 2030 a její náklady dál klesají. Jenže lithium má své limity, které s rostoucí poptávkou získávají na významu.

Čísla mluví jasně:

• Zásoby zinku na planetě dosahují přibližně 1,9 miliardy tun. Zinek je 23. nejrozšířenější prvek zemské kůry a čtvrtý nejvíce produkovaný kov podle tonáže.
• Zásoby lithia činí zhruba 150 milionů tun, tedy řádově méně.
• Recyklace zinku má míru recyklace na konci životnosti nad 50 %. U lithia recyklace sice roste, ale stále vychází z nízké základny; podle IEA může do roku 2050 pokrýt jen část poptávky.

UCLA proto nesází na to, že zinek lithium okamžitě nahradí. Sází na to, že v aplikacích (stacionární úložiště, vysokovýkonové systémy, záložní zdroje) může vodná zinkovo-iontová chemie nabídnout levnější, bezpečnější a surovinově dostupnější alternativu. Vodný elektrolyt navíc snižuje riziko vzplanutí, které u lithiových článků s organickými rozpouštědly zůstává trvalým tématem.

Životnost na papíře překonává dnešní telefony

Laboratorní článek z UCLA si po 1 500 nabíjecích cyklech udržel 82 % kapacity. Pro srovnání: Apple u iPhonu 14 a starších garantuje 80 % po 500 cyklech, u iPhonu 15 po 1 000 cyklech. Google u Pixelů 8a a novějších uvádí 80 % po 1 000 cyklech.

Na papíře tedy zinkový hybrid vychází lépe. Ale pozor, srovnání je pouze orientační. Laboratorní článek se testuje za kontrolovaných podmínek, v jiné velikosti a s jinou metodikou než baterie v hotovém telefonu, která musí zvládat teplotní výkyvy, proměnlivou zátěž a řadu dalších proměnných.

Zajímavý je i druhý výsledek studie: 3D tištěná uzavřená testovací cela se standardizovanými uhlíkovými elektrodami udržela 98 % kapacity po 1 400 cyklech, zatímco otevřené laboratorní nastavení selhalo za méně než 100 cyklů. To znamená, že UCLA nevyvinula jen lepší elektrodu, ale také přesnější způsob, jak podobné prototypy měřit. A standardizace měření je v oblasti experimentálních bateriových technologií stále významným problémem, který se řeší v odborné literatuře.

Co to mění a co naopak ne

Změna „pravidel“ se týká kompromisu uvnitř hybridní třídy úložišť: dosud platilo buď vysoká energie, nebo rychlý výkon. UCLA ukazuje, že 3D tištěná architektura s oxidem vanadu a zinkovými ionty dokáže nabídnout obojí současně, a navíc v chemii, která je levnější a bezpečnější než lithiová.

Co to ale vůbec neznamená:

• Konec lithiových baterií v telefonech a elektromobilech. Lithium-iontová technologie zůstává průmyslovým standardem s masivním dodavatelským řetězcem a klesajícími náklady.
• Produkt na pultech obchodů. Žádný výrobce neoznámil komerční plán, neexistuje cenový model ani datum uvedení na trh.
• Přímá náhrada za baterii v kapse. Hybridní superkondenzátor řeší jiný segment než tenký článek ve smartphonu.

Princip 3D tisku elektrod nicméně otevírá jednu fascinující možnost: stavět elektrody vrstvu po vrstvě na míru konkrétnímu tvaru zařízení. Pokud se podaří vyřešit škálovatelnou výrobu, stabilitu materiálů v reálném provozu a standardizaci testování, technologie by mohla najít místo nejdříve ve stacionárních úložištích a specializovaných vysokovýkonových aplikacích.

Zinek lithium nezabije. Ale v laboratoři na UCLA právě dokázal, že ho v určité disciplíně dokáže výrazně překonat, a to při výrazně nižší surovinové náročnosti.