QuantumScape: Ξεκινήσαμε να δοκιμάζουμε στερεά 10 στρωμάτων σε εμπορική μορφή. Μπαταρίες μετά από 2 χρόνια ή περισσότερο

Η QuantumScape, μία από τις νεοσύστατες εταιρείες που εργάζονται σε κυψέλες στερεών ηλεκτρολυτών, υπερηφανευόταν για την εκτέλεση δοκιμών με κύτταρα 10 επιπέδων. Το 2022, η εταιρεία θέλει να δείξει κελιά με πολλές δεκάδες στρώματα και σχεδιάζει να κυκλοφορήσει την πρώτη δοκιμαστική παρτίδα κατάλληλη για αυτοκίνητα το 2023.

Τα στερεά στοιχεία ηλεκτρολυτών πρέπει να είναι ισχυρά και χωρητικότητας. Είναι ακόμα μόνιμοι

Τα κελιά που αναπτύχθηκαν από το QuantumScape είναι συστήματα Είτε μεταλλικό χωρίς άνοδο. Η άνοδος αποτελείται από λίθιο στο ηλεκτρόδιο όταν η μπαταρία φορτίζεται και καταστρέφεται κατά την εκφόρτιση. Σε μια τυπική κυψέλη ιόντων λιθίου, η άνοδος είναι κατασκευασμένη από κάποια μορφή άνθρακα (όπως ο γραφίτης), μερικές φορές είναι εμποτισμένη με πυρίτιο. Όταν δεν υπάρχει γραφίτης σε ένα στοιχείο, δεν καταλαμβάνει χώρο, επομένως το μεγαλύτερο μέρος του όγκου και του βάρους του στοιχείου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αποθήκευση φορτίου.

Η QuantumScape θεωρείται εδώ και καιρό ως η πιο πολλά υποσχόμενη startup όσον αφορά τα εξαρτήματα στερεάς κατάστασης, αλλά ακόμη και αυτή η εταιρεία ισχυρίζεται ότι η ανάπτυξη θα είναι αργή. Μετά από κυψέλες μονής και τεσσάρων επιπέδων, ήταν δυνατή η δημιουργία κυψέλης 1 στρώσης, η οποία στους πρώτους δεκάδες κύκλους λειτουργίας στη λειτουργία 4C-10C (φόρτιση και εκφόρτιση με ισχύ ίση με τη χωρητικότητα της κυψέλης) και η λειτουργία C / 1-C / 1 παρουσιάζει μικρή φθορά. Αλλά αυτό είναι μόνο 3-3 κύκλοι για λίγα μόνο κύτταρα, η εταιρεία δηλώνει άμεσα για τα πρώτα στάδια της εργασίας:

Πρώτες δοκιμές κυψελών QuantumScape 10 επιπέδων. Το γράφημα δείχνει ότι ολοκληρώθηκαν μόνο 20-36 κύκλοι (c) του QuantumScape.

Το πλεονέκτημα του πειράματος είναι ότι πραγματοποιείται σε θερμοκρασία κοντά στη θερμοκρασία δωματίου (συγκρίνετε: θερμοκρασία λειτουργίας μπαταρίας eCitaro από την BlueSolutions). Και ότι έχουμε να κάνουμε με σχετικά μεγάλα κελιά σε μορφή 7,5 × 8 εκ. Αυτό είναι επίσης ένα συν τη δυνατότητα συνδυασμού στερεού ηλεκτρολύτη QuantumScape με φθηνές καθόδους λιθίου-σιδήρου-φωσφορικού. Τέλος, ένα πλεονέκτημα είναι η αντικειμενικότητα του QuantumScape, το οποίο παραθέτει όλες τις σχετικές παραμέτρους δοκιμής.

Κυψέλες με στερεό ηλεκτρολύτη προηγούμενης γενιάς, κύτταρα 4 στρώσεων. Τα κύτταρα με τη χειρότερη απόδοση έχασαν περίπου το 5-6 τοις εκατό της χωρητικότητάς τους μετά από 400 κύκλους χρήσης. Ενδιαφέρον παρουσιάζουν ξεκάθαρα ορατοί κυματισμοί αλλαγής στην ενέργεια εκφόρτισης (δηλαδή χωρητικότητα μπαταρίας) αμέσως πριν από τον αριθμό κύκλου 400 (γ) QuantumScape

Αλλά αυτό είναι το τέλος των πλεονεκτημάτων. Οι μεταλλικές κυψέλες λιθίου διογκώνονται κατά τη λειτουργία επειδή το προηγουμένως δεσμευμένο λίθιο δημιουργεί ένα ξεχωριστό αντικείμενο σε αυτά - την άνοδο. Έτσι, το QuantumScape τα δοκιμάζει σε 3,4 ατμόσφαιρες για να επιβραδύνει τη διαδικασία. Αυτό σημαίνει ότι μια πιθανή αποσυμπίεση της θήκης της μπαταρίας μπορεί να οδηγήσει σε αστοχία της μπαταρίας στο μέλλον. Το ίδιο βέβαια και με το λάστιχο (δεν είναι καλό ένα τρύπημα), αλλά το λάστιχο δεν αξίζει ούτε το 1/3 του αυτοκινήτου.

Ωστόσο, η υψηλή πίεση της δεξαμενής είναι ίσως το λιγότερο από τα προβλήματα. Λοιπόν, τα κελιά 10 επιπέδων είναι ένα ενδιάμεσο βήμα σε σύγκριση με κελιά με πολλές δεκάδες επίπεδα, η τελική έκδοση αναμένεται το 2022. Μόνο αυτά θα προσφέρουν επαρκή ενεργειακή πυκνότητα για να μπορούν να ανταγωνιστούν τις κλασικές κυψέλες ιόντων λιθίου από άποψη τιμής / απόδοσης [το QuantumScape δεν λέει]. Τα πρώτα πρωτότυπα κύτταρα κατάλληλα για αυτοκινητοβιομηχανία θα εμφανιστούν στο εργοστάσιο QS-0 στην Καλιφόρνια το 2023, δύο χρόνια από τώρα, καθώς η εταιρεία εργάζεται επί του παρόντος για να επεκτείνει την παραγωγή κεραμικών διαχωριστών (ηλεκτρολυτών).

10 επιπέδων QuantumScape Rigid Cell (αριστερά) και νέα εργοστασιακά εγκατεστημένη γραμμή ανόπτησης QS-0 (c) QuantumSCape

Η αναφερόμενη δυνατότητα χρήσης του ηλεκτρολύτη QuantumScape σε κυψέλες LFP φαίνεται πολλά υποσχόμενη. Χάρη σε αυτό, τέτοιες κυψέλες φτάνουν σε ενεργειακή πυκνότητα 0,6-0,7 kWh / l, η οποία είναι σύμφωνη με τις καλύτερες σύγχρονες κυψέλες ιόντων λιθίου με καθόδους νικελίου-μαγγανίου-κοβαλτίου και υγρών ηλεκτρολυτών. Άτομο που μιλάει: με στερεό ηλεκτρολύτη QuantumScape Η Porsche μπορεί να διατηρήσει τη χωρητικότητα της μπαταρίας Taycan χωρίς αλλαγή μεγέθους του δοχείου με σημαντική μείωση της τιμής του μέσω της χρήσης LFP.

Αναμένεται ότι τα κύτταρα θα διατεθούν στο εμπόριο όχι νωρίτερα από το τέλος του 2023 και του 2024.

Αυτό μπορεί να σας ενδιαφέρει: