Более мощный, более долговечный, более быстрая зарядка. Эти обещания делаются о недавно разработанной литиевой батарее, которая может положить конец нынешней гонке за питанием будущего поколения электромобилей.

QuantumScape, поддержанная Volkswagen и Биллом Гейтсом, объявила на пресс-конференции virtual Battery Day, что ее 10-летние усилия по производству твердотельной литиевой батареи сделали большой скачок вперед в последних тестах концепции.

Современные литий-ионные батареи содержат жидкость, служащую электролитом, который позволяет ионам лития перемещаться между положительным катодом и отрицательным анодом, генерируя при этом энергию. Они являются ключевыми компонентами ноутбуков и смартфонов, а также транспортных средств.

Но автомобильные литий-ионные аккумуляторы имеют недостатки: время зарядки может быть значительным, они содержат легковоспламеняющееся содержимое, которое может воспламениться при аварии, и они могут замерзнуть при очень низких температурах. Исследователи в течение многих лет тестировали превосходные материалы, такие как полимеры и керамика, которые устраняют эти проблемы.

Ответ QuantumScape - литий-металлическая батарея. Сухой керамический сепаратор занимает место жидкого электролита и обеспечивает более эффективную передачу энергии по мере прохождения ионов. Батарея не на 100 процентов твердая—в новой батарее есть гелевый компонент, - но, похоже, она устранила недостатки жидкого электролита. Он работает в холодную погоду без замерзания и подавляет рост электролитных дендритов, которые снижают эффективность литий-ионных аккумуляторов.

Результаты тестов впечатляют. Транспортные средства с литий-металлическим двигателем могут путешествовать на 80 процентов дальше, чем те, которые оснащены литий-ионными батареями. Они также более долговечны: они сохраняют более 80 процентов емкости после 800 циклов зарядки, что намного больше, чем текущие батареи. В блоге компании говорится, что это может привести к тому, что батареи будут питать автомобиль "сотни тысяч миль", прежде чем потребуется замена.

И он имеет быстрое время зарядки, до 80 процентов емкости батареи всего за 15 минут. (Является ли повторение числа " 8 "в этих спецификациях подсознательным кивком в сторону потенциально прибыльного китайского рынка, где" 8 " считается счастливым числом?)

"Мы думаем, что мы первые, кто решил проблему твердого тела",-сказал недавно Джагдип Сингх, основатель и генеральный директор QuantumScape. -Мы не видим на горизонте ничего, что было бы близко к тому, что мы делаем."

Но QuantumScape не одинок в погоне за лучшей батареей. Китайский гигант по производству аккумуляторов CATL, LG Chem, Samsung, Panasonic и Tesla присоединились к гонке. Toyota должна была представить твердотельную ячейку на Олимпийских играх в Токио в этом году, прежде чем пандемия сорвала эти планы.

Стартап под названием Solid Power начал производство батареи аналогичного типа с высокопроводящим электролитом на основе сульфида. К ним присоединились Ford, BMW и Hyundai. QuantumScape не раскрыл, из чего состоит его электролит, но MIG Technology Review сообщает, что некоторые эксперты считают, что это оксид, известный как LLZO, рассматриваемый как перспективный кандидат на электролит для твердотельных аккумуляторов.

QuantumScape по-прежнему сталкивается с проблемами. Испытания новой батареи проводились на однослойных элементах. Окончательная версия батареи потребует до 100 слоев, и по мере увеличения толщины появляются потенциальные препятствия и проблемы.

Но концепция была встречена с энтузиазмом.

"Самое сложное в создании работающей твердотельной батареи - это необходимость одновременно удовлетворять требованиям высокой плотности энергии, быстрой зарядки, длительного срока службы и широкого температурного диапазона работы",-сказал лауреат Нобелевской премии 2019 года Стэн Уиттингем, соавтор изобретения литий-ионной батареи. "Эти данные показывают, что клетки QuantumScape отвечают всем этим требованиям, о чем никогда раньше не сообщалось. Если QuantumScape сможет внедрить эту технологию в массовое производство, у нее есть потенциал для преобразования отрасли."

ИСТОЧНИК