QuantumScape: Ми почали тестувати 10-шарові твердотільні елементи у комерційному форматі. Акумулятори через 2 роки і більше
QuantumScape, один із стартапів, що працюють над осередками з твердим електролітом, хвалився запуском тестів із 10-шаровими осередками. У 2022 році компанія хоче показати осередки з кількома десятками шарів і планує випустити першу тестову партію, що підходить для автомобілів, у 2023 році.
Осередки з твердим електролітом повинні бути міцними та ємними. Вони поки що постійні
Клітини, розроблені QuantumScape, – це системи Чи металевий без анода. Анод складається з літію на електроді, коли батарея заряджена і руйнується при розряді. У звичайному літій-іонному елементі анод виготовлений з деякої форми вуглецю (наприклад, графіту), іноді він легований кремнієм. Коли в осередку немає графіту, він не займає місця, тому більшу частину об'єму та ваги осередку можна використовувати для зберігання заряду.
QuantumScape вже давно вважається найперспективнішим стартапом, коли йдеться про твердотільні елементи, але навіть ця компанія заявляє, що розвиток буде повільним. Після одно- і чотиришарових осередків можна було створити 1-шаровий осередок, який у перші кілька десятків циклів роботи в режимі 4С-10С (зарядка та розрядка з потужністю, що дорівнює ємності осередку) та Режим C/1-C/1 показує невелике погіршення. Але це лише 3-3 циклів всього на кілька осередків, про ранні етапи роботи компанія прямо заявляє:
Перші випробування 10-шарових осередків QuantumScape. Графік показує, що було виконано лише 20-36 циклів (c) QuantumScape.
Перевага експерименту полягає в тому, що він проводиться за температури, близької до кімнатної (порівняйте: робоча температура батареї eCitaro від BlueSolutions). І що ми маємо справу з відносно великими осередками у форматі 7,5×8 см. Це теж плюс можливість комбінування твердого електроліту QuantumScape з дешевими літій-залізо-фосфатними катодами. Нарешті, перевагою є об'єктивність QuantumScape, де перераховані всі відповідні параметри тестування.
Осередки з твердим електролітом попереднього покоління, 4-х шарові осередки. Осередки з найгіршими характеристиками втратили близько 5-6 відсотків своєї ємності після 400 циклів використання. Цікаві чітко видимі пульсації зміни енергії розряду (тобто ємності акумулятора) безпосередньо перед циклом номер 400 (c) QuantumScape
Але це кінець переваг. Літій-металеві елементи розбухають під час роботи, тому що раніше пов'язаний літій створює окремий об'єкт – анод. Тому QuantumScape тестує їх за тиску 3,4 атмосфери, щоб уповільнити процес. Це означає, що можлива розгерметизація акумулятора може призвести до виходу акумулятора з ладу в майбутньому. Те ж, звичайно, і з шиною (прокол не годиться), але шина не стоїть і 1/3 машини.
Однак високий тиск у ємності, ймовірно, найменша з проблем. Що ж, 10-шарові осередки – це проміжний етап у порівнянні з осередками з кількома десятками шарів, остаточний варіант, який має бути представлений у 2022 році. Тільки вони будуть пропонувати достатню щільність енергії, щоб мати можливість конкурувати з класичними літій-іонними елементами за співвідношенням ціна/якість [QuantumScape не каже]. Перші прототипи елементів, які підходять для використання в автомобілях, з'являться на заводі QS-0 в Каліфорнії в 2023 році, через два роки, оскільки компанія працює над розширенням виробництва керамічних сепараторів (електролітів).
10-шаровий осередок QuantumScape у жорсткому корпусі (ліворуч) та нова лінія відпалу, встановлена на заводі QS-0 (c) QuantumSCape
Згадана можливість використання електроліту QuantumScape в осередках LFP виглядає дуже перспективною. Завдяки цьому такі елементи досягають щільності енергії 0,6-0,7 кВтг/л, що відповідає кращим сучасним літій-іонним елементам із нікель-марганцево-кобальтовими катодами та рідкими електролітами. Людина, що говорить: із твердим електролітом QuantumScape Porsche може підтримувати ємність акумулятора Taycan без зміни розміру контейнера при значному зниженні його ціни за рахунок використання LFP.
Очікується, що клітини будуть комерціалізовані не раніше на рубежі 2023 та 2024 років.
Це може вас зацікавити:
