Ключевой прогресс в твердых батареях

В среду, 25 июня, QuantumScape объявил, что ему удалось разработать новый производственный процесс, который ускоряет производство своего керамического материала для твердого электролита до 10 раз .

Этот прогресс имеет решающее значение по нескольким причинам:

Коммерческая жизнеспособность. Одним из величайших препятствий для масштабного прибытия твердых государственных аккумуляторов была сложность и медлительность его производства. В 10 раз быстрее процесс приносит эту технологию гигантский шаг к производству серии.
Более высокая производительность: твердотельные батареи обещают революционизировать электромобиль, предлагая большую плотность энергии (большая автономия в меньшем пространстве), время нагрузки ультрафрапевой нагрузки и, прежде всего, уровень безопасности, намного выше, чем у текущих литий -ионных батарей, поскольку они устраняют легковоспламеняющиеся жидкие электролит.
Снижение затрат: ускорение производства имеет важное значение для снижения затрат и возможности конкурировать с текущими технологиями аккумуляторов.

Этот прогресс QuantumScape, в котором участвуют гиганты, такие как Volkswagen Group, является одной из самых перспективных новостей года для будущего поколения электромобилей.

Что такое сплошная батарея?

Чтобы понять масштаб новостей, вы должны сначала знать, что отличается твердой батареей от тех, которые используются текущими электромобилями (ионами лития).

Обычная литиевая батарея имеет три основных компонента: анод (отрицательный полюс), катод (положительный полюс) и жидкий электролит , который их отделяет. Этот электролит - это тот, который позволяет поток ионов между обоими полюсами генерировать электроэнергию. Проблема заключается в том, что эта жидкость воспламеняется, чувствительна к высоким температурам и одним из основных факторов, которые ограничивают скорость нагрузки и плотность энергии.

Сплошная аккумулятор , как следует из названия, заменяет этот жидкий электролит сплошным материалом . В случае QuantumScape этот материал представляет собой инновационный гибкий керамический лист . Это, по -видимому, простое изменение трансформирует все.

Проблема: бутылка Cuecl производства

До сих пор «Святым Граалем» уже величайшей проблемой из твердотельных батарей заключалась в производстве этого твердого керамического сепаратора. Процесс был чрезвычайно медленным и сложным, похожий на приготовление керамических кусочков в духовке, процесс, который мог бы занять целые дни.

Представьте, что вы пытаетесь производить миллионы электромобилей, если наиболее фундаментальный кусок его аккумулятора требуется дни, чтобы «испечь». Это было узкое место, которое сделало массовое производство невозможным и сохраняло расходы через облака.

Раствор QuantumScape: «Микроволновая печь» для батарей

Аванс, объявленный на этой неделе с помощью QuantumScape, напрямую атакует эту проблему. Они разработали и запатентовали новую систему отопления в духовке с высокой скоростью . Хотя технические детали представляют собой промышленные секреты, самая простая аналогия - сравнить старый процесс с традиционной и новой духовкой с мощной промышленной микроволновой печи.

Этот новый метод ускоряет процесс приготовления керамического листа в 10 раз . То, что заняло несколько дней назад, теперь может быть сделано за доли того времени, исключая основное препятствие, которое не позволяло подняться на производство. Это позволяет непрерывно производить отдельные листы и скорость, совместимая с потребностями автомобильной промышленности.

Какие конкретные преимущества предоставляет эта технология?

Большая автономия (большая плотность энергии): удалив «инертные» компоненты жидкого электролита, в одном и том же пространстве можно хранить гораздо больше энергии. Это переводится на автомобили с автономиями, которые могут превышать 800 или даже 1000 километров с помощью одной нагрузки, устраняя «беспокойство автономии».
Ультра -графические нагрузки: твердый сепаратор гораздо более стабилен и обеспечивает более быстрый и более быстрый и безопасный ионный поток. QuantumScape продемонстрировал в своих прототипах, что его клетки могут быть заряжены от 10% до 80% менее чем за 15 минут . Это было бы время ожидания, очень похожее на то, чтобы репостировать бензин.
Радикально превосходная безопасность: это один из самых важных моментов. Не имея экранируемого жидкого электролита, риск пожара батареи, даже в случае несчастного случая или бурения, резко уменьшается. Это позволяет упростить сложные и тяжелые системы охлаждения и защиты, которые окружают аккумуляторы тока.
Больше срока полезного использования: твердотельные батареи разлагаются намного медленнее. Квантовые тесты показали, что их клетки поддерживают более 95% их первоначальной мощности после более чем 1000 циклов нагрузки , что может быть эквивалентно более чем 800 000 километров использования. Автомобиль будет устарел перед батареей.

Чего не хватает, чтобы увидеть их на улице?

Хотя этот прогресс в производстве является гигантским шагом, все еще есть проблемы, которые нужно преодолеть:

Промышленное восхождение: Одно можно ускорить процесс на лаборатории или пилотной установке, а другая очень разные - это реализовать его в массовом масштабе в Gigafactoría. Это будет следующий большой шаг.
Окончательная стоимость: Несмотря на улучшение, стоимость производства остается выше, чем у литий -батарей. Цель состоит в том, что массовое производство снижает эти затраты до тех пор, пока они не сделают их конкурентоспособными.
Интеграция в транспортное средство: производители, такие как их основной партнер Volkswagen, должны адаптировать проектирование своих платформ для интеграции этих новых аккумуляторных пакетов и воспользоваться всеми их преимуществами.

Таким образом, QuantumScape не «изобрел» солидный аккумулятор, но, похоже, нашел ключ, чтобы сделать его массовым производством . Если они соблюдают свои сроки, мы могли бы начать видеть первые автомобили с высоким уровнем, оснащенные этой технологией в конце этого десятилетия , отмечая начало истинного второго поколения электромобиля.