Продемонстрированы первые результаты тестов литий-металлических батарей. Они не горят и удваивают пробег электромобилей — Naked Science
08.12.2020
Василий Парфенов

Продемонстрированы первые результаты тестов литий-металлических батарей. Они не горят и удваивают пробег электромобилей

5.0

После почти десяти лет молчания американская компания QuantumScape поделилась данными о лабораторных тестах своих батарей. Если информация соответствует действительности, это первые по-настоящему близкие к коммерческому воплощению твердотельные литий-металлические аккумуляторы.

Продемонстрированы первые результаты тестов литий-металлических батарей. Они не горят и удваивают пробег электромобилей
Однослойная ячейка твердотельной литий-металлической батареи. Среди достоинств этого аккумулятора числится также и способность эффективно работать при отрицательных температурах / ©QuantumScape

Издание The Verge пишет, что результатами долгих лет работы компания поделилась на виртуальном мероприятии «День батарей» (Battery day). По заявлениям представителей QuantumScape, ячейки их аккумуляторов обладают энергетической плотностью в один киловатт-час на литр объема. Это почти в два раза больше, чем даже у самых продвинутых литийионных батарей. Конечно, итоговая емкость аккумулятора будет не вдвое выше, поскольку это лишь теоретический максимум для отдельной ячейки.

При аналогичной массе твердотельные литий-металлические аккумуляторы обеспечат как минимум прирост пробега на 80% (в перспективе — еще больше). «Магическая» цифра 8, судя по всему, была ключом всей презентации: после 800 циклов «заряд — разряд» батареи QuantumScape сохранили 80% емкости. Наконец, они не склонны к самопроизвольной деформации, возгоранию при повреждениях и выгоднее в производстве.

Столь оптимистичные заявления не могли остаться незамеченными в профессиональном сообществе и встретили обоснованный скепсис. Портал MIT Technologyreview опросил нескольких специалистов, и они высказали свои опасения по поводу реалистичности планов QuantumScape. Компания обещает начать массовое производство своих революционных батарей к 2025 году, однако Пол Альбертус (Paul Albertus), доцент химических и биомолекулярных инженерных наук из Университета штата Мэрилэнд, сомневается, что это возможно.

Продемонстрированы первые результаты тестов литий-металлических батарей. Они не горят и удваивают пробег электромобилей
Джагдип Сингх. Его компания уже привлекла инвестиции со всего света. В QuantumScape вложились Volkswagen и фонд Билла Гейтса, а общая капитализация стартапа, который почти 10 лет ничего толком о своих достижениях не рассказывал, составляет уже 20 миллиардов долларов / ©QuantumScape

Он иронично напоминает, что подобные «революции» происходят регулярно: та или иная компания заявляет о прорыве, однако технологии так и не доходят до конвейера. Например, отмечает он, QuantumScape обнародовали результаты тестирования однослойных ячеек, но в реальных аккумуляторах они должны быть многослойными. На этапе перехода к производственному процессу могут возникнуть непредвиденные технологические сложности. В итоге это приведет к задержкам при выходе на рынок, снижению объявленных ранее характеристик или вовсе закрытию проекта. Тем не менее ранее возглавлявший исследовательский проект по твердотельным аккумуляторам Альбертус признает достижения QuantumScape. По его словам, компания пробежала марафон, когда все остальные соперники только-только завершили пятикилометровый забег.

Основатель и глава QuantumScape Джагдип Сингх (Jagdeep Singh) на критику отвечает сдержанно. Он утверждает, что его компания старается быть открытой, но не может раскрывать всех карт, чтобы не дать конкурентам преимущество. Как отметил Сингх, технологию революционных батарей уже проверяют в лабораториях инвесторов: среди которых, между прочим, концерн Volkswagen, вложивший в кампанию свыше 300 миллионов долларов. Иными словами, если QuantumScape что-то и «подкручивает» в результатах, то ее должны поддерживать рискующие внушительными суммами партнеры.

Секрет фирмы

Насколько можно судить по открытым данным и промоматериалам компании, секрет этих батарей — в уникальном сепараторе. Тончайшая керамическая пленка отделяет гелеобразный электролит катода от металлического лития. Да, несмотря на название, батареи QuantumScape, на самом деле, не полностью твердотельные. Сепаратор должен пропускать ионы лития к катоду и при этом не давать образовываться металлическим шипам на стороне анода. Если технология работает, то стартапу из Сан-Хосе удалось решить важнейшую проблему литиевых батарей с твердым анодом.

По словам Сингха, материал сепаратора — самый главный коммерческий секрет компании. На поиски необходимого соединения ушло пять лет, еще столько же потребовалось, чтобы отладить производственный процесс. Предположительно, используется так называемый оксид LLZO (Li7La3Zr2O12), но никаких подтверждений этому пока нет.

Еще одна особенность батарей QuantumScape скрывается в конструкции анода. В отличие от других типов аккумуляторов, его в них нет. На отрицательном контакте при заряде батареи формируется слой металлического лития. При разряде его атомы теряют электрон, и ионы просачиваются через сепаратор в специальный материал катода. Затем цикл повторяется. Такой подход позволяет более полно использовать дефицитный литий, а также существенно уменьшить объем ячейки.

Напомним, 2020 год ознаменовался сразу несколькими громкими новостями, которые касались батарей для электромобилей. В частности, компания Tesla провела презентацию своих новых ячеек 4680, отличающихся конструкцией от ранее использовавшихся. Суммарно все примененные при разработке новшества позволили увеличить пробег машины на 16%, а отдаваемую мощность — в шесть раз.

Продемонстрированы первые результаты тестов литий-металлических батарей. Они не горят и удваивают пробег электромобилей
Заманчивая инфографика с Tesla Battery Day / ©Tesla

Более того, первопроходец литиевых батарей Джефф Дан (Jeff Dahn), который разрабатывает аккумуляторные ячейки для Tesla, поделился результатами их испытаний на выносливость. Как рассказывается на сайте Electrek, по данным Дана, при распространенном стиле использования электромобилей (без разряда ниже 20% и заряда выше 80%) батареи получаются практически вечными. Их срок службы превышает эквивалент пробега в 3,5 миллиона километров. То есть машина развалится, а батарею можно будет еще переставить в новую.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 12:05
Илья Ведмеденко

Короткий ролик показывает модель летательного аппарата неизвестного типа. Некоторые обозреватели полагают, что она имеет отношение к программе NGAD, направленной на разработку истребителя шестого поколения. Ранее стало известно о начале испытаний его демонстратора.

Позавчера, 11:44
Илья Ведмеденко

Видео демонстрирует концепцию, известную как Rapid Dragon. Крылатые ракеты сбросили из самолетов C-17 и EC-130: предполагается, что это позволит повысить ударную мощь США.

Вчера, 17:26
Мария Азарова

Оманские спелеологи, наконец, спустились на дно загадочного «Адского колодца» на востоке Йемена — бархута, которого избегают многие местные жители, так как уверены, что там живут джинны.

Позавчера, 11:44
Илья Ведмеденко

Видео демонстрирует концепцию, известную как Rapid Dragon. Крылатые ракеты сбросили из самолетов C-17 и EC-130: предполагается, что это позволит повысить ударную мощь США.

Вчера, 12:05
Илья Ведмеденко

Короткий ролик показывает модель летательного аппарата неизвестного типа. Некоторые обозреватели полагают, что она имеет отношение к программе NGAD, направленной на разработку истребителя шестого поколения. Ранее стало известно о начале испытаний его демонстратора.

21 сентября
Василий Парфенов

Следует признать: амбициозные планы Илона Маска по освоению Марса столкнулись с суровой реальностью американской бюрократии раньше, чем предполагалось. Не успела его компания SpaceX начать тестирование системы из ускорителя Super Heavy и космического корабля Starship, как регуляторные органы высказали свое «фи». Первый орбитальный запуск исполинской ракеты никак не получит соответствующих разрешений, но наконец-то появилась надежда на положительный исход экологической оценки. Правда, космодром в Бока-Чика должен принять кое-какие расширенные меры по защите окружающей среды.

3 сентября
Алиса Гаджиева

Два бронзовых тарана и свинцовые пули обнаружили на месте битвы при Эгатских островах, состоявшейся почти 23 века назад.

11 сентября
Алиса Гаджиева

Необычное погребение обнаружили во время работ по устройству пруда в гольф-клубе.

15 сентября
Ольга Иванова

Американские исследователи выяснили, что в женских тампонах содержатся летучие органические соединения, которые влияют на присутствие этих веществ в моче. Интересно, что в прокладках их содержание значительно ниже.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: