Твердотельный аккумулятор стал в последние годы настоящим “Святым Граалем” для производителей электромобилей.
Автоконцерны считают такие батареи прорывом в технологии электрокаров, указывая на их огромную производительность и большой запас хода. В твердотельных аккумуляторах используется твердый электролит, который может принимать форму керамики, стекла, сульфитов или твердых полимеров, в отличие от жидкого или полимерного геля, который содержится в обычных литий-ионных батареях.
Твердотельный аккумулятор должен иметь до десяти раз большую плотность энергии, чем литий-ионная батарея того же размера. В основном благодаря твердому электролиту, занимающему меньшую площадь. Это означает более мощные аккумуляторы без увеличения размера или более компактные аккумуляторные блоки без ущерба для мощности. Также ожидается, что они будут заряжаться быстрее.
Твердотельный аккумулятор разрабатывают несколько мировых компаний
Nissan-Renault-Mitsubishi. На прошлой неделе Nissan, Renault SA и Mitsubishi объявили об инвестициях в производство электромобилей на сумму 23 млрд евро (25,9 млрд долларов). Помимо инвестиций в современные технологии, альянс нацелен на массовое коммерческое производство полностью твердотельных аккумуляторов (SSB) к середине 2028 года.
Партнеры уверены, что переход на SSB снизит цены на электромобили до паритета с традиционными авто. Твердотельный аккумулятор обеспечивают повышенную емкость и отсутствие риска возгорания. Он также быстро заряжается и может выдержать на тысячи циклов зарядки больше, чем обычные литий-ионные элементы.
Toyota. В течение многих лет японский автоконцерн следила за сектором твердотельных батарей и даже имеет наибольшее количество патентов SSB. Однако в прошлом году крупнейший в мире автопроизводитель поднял ставки, объявив о своем намерении инвестировать более 13,5 млрд долларов к 2030 году в разработку аккумуляторов следующего поколения, в том числе твердотельных. Важно, что Toyota компания уже представила краткий обзор прототипа автомобиля, работающего на твердотельных батареях. Нужно понимать, что у многих стартапов SSB нет рабочих прототипов.
General Motors. На прошлой неделе корпорация объявила о дополнительных инвестициях в цепочку поставок электромобилей на сумму 7 млрд долларов. Средства будут распределены между четырьмя ее заводами, в том числе тем, который производит платформу хранения энергии GM Ultium. Хотя это и не твердотельная батарея, Ultium создана совместно с южнокорейской фирмой Posco, которая разрабатывает именно такие аккумуляторы. GM ранее заявляла о своем намерении перейти к этой технологии.
QuantumScape. Эту корпорацию, расположенную в Сан-Хосе, Калифорния, поддерживаю немецкий концерн Volkswagen, Билл Гейтс и SAIC Motors. Она считается лидером в области твердотельных батарей.
Твердотельный аккумулятор QuantumScape имеет катод и керамический сепаратор, который соединяется с анодным электрическим контактом. Когда батарея заряжается, литий в катоде отделяется и проходит через керамический сепаратор, который образует металлический литий-анод, который обеспечивает зарядку с высокой плотностью энергии для электромобилей.
Каковы преимущества этой батареи
Аккумулятор QuantumScape имеет значительные преимущества перед литий-ионными батареями. Во-первых, быстрая зарядка от 0% до 80% менее чем за 15 минут по сравнению с зарядкой от 10% до 80% за 60 минут для литий-ионных аккумуляторов. Во-вторых, стоимость производства QuantumScape батарей будет на 17% ниже, чем у литий-ионных. В-третьих, значительно большая дальность действия благодаря тому, что плотность энергии в новом аккумуляторе на 80% выше, чем в литий-ионном. Ожидается, что запас хода автомобиля увеличится на 50-80%. И, наконец, значительно более длительный срок службы батареи. Однослойные элементы QuantumScape показали более 1000 циклов при медиане сохранения энергии более 90%.
На прошлой неделе QuantumScape заявила, что ее новые элементы завершили 400 последовательных 15-минутных циклов зарядки от 10% до 80% емкости и сохранили работоспособность батареи значительно выше 80% — впервые на рынке твердотельных накопителей. Типичный срок службы современной литий-ионной батареи составляет 2000-3000 циклов до значительного износа, но твердотельные батареи могут достигать 10000 циклов при высокой плотности.
Samsung. Два года назад корпорация представила высокопроизводительный и долговечный полностью твердотельный аккумулятор. Прототип батареи, разработанный Samsung, способен приводить в движение электромобиль на расстоянии до 800 км без подзарядки и имеет срок службы более 1000 циклов зарядки. В мае прошлого года Samsung объявила, что к 2025 году разработает большие полностью твердотельные аккумуляторные элементы, а в 2027 году начнет массовое производство. :///