Tech: Another Day, Another Battery Breakthrough

Η εταιρεία υπόσχεται μεγαλύτερη εμβέλεια, ταχύτερη φόρτιση

Το ιερό δισκοπότηρο της ανάπτυξης μπαταριών δεν έχει αλλάξει πολύ παρά την εκθετική ανάπτυξη της αγοράς ηλεκτρικών οχημάτων—κάντε την πιο ενεργειακά πυκνή (για μεγαλύτερη αυτονομία), πιο ισχυρή (για ταχύτερη επιτάχυνση), ταχύτερη φόρτιση και φθηνότερη. Έχει σημειωθεί πρόοδος σε όλα τα μέτωπα, αλλά ήταν σταδιακή παρά τις σωρευτικές επενδύσεις δισεκατομμυρίων δολαρίων παγκοσμίως, οι οποίες συνεχίζονται. Η φυσική της τεχνολογίας μπαταριών παραδοσιακά σήμαινε ότι οι αυξήσεις σε μία από τις δύο πρώτες κατηγορίες θα επηρέαζαν αρνητικά την τρίτη (φόρτιση) και ενδεχομένως την τέταρτη (κόστος). Όμως, όπως το είπε ένας ειδικός της βιομηχανίας μπαταριών, έχουμε πλημμυρίσει με τέτοιο τρόπο που «φαίνεται ότι υπάρχει μια σημαντική ανακάλυψη μπαταρίας κάθε μέρα». Αυτός ο κύκλος ειδήσεων έκανε ένα νέο βήμα την περασμένη εβδομάδα με αυτό που ο ίδιος καθηγητής (Dr. Paul Albertus του Ινστιτούτου Ενεργειακής Καινοτομίας του Μέριλαντ) αποκάλεσε «μια θεμελιώδη αλλαγή» στην μπαταρία EV. Μια εταιρεία 12 ετών επανεξετάζει τη χημεία και τη δομή των μπαταριών για να ξεπεράσει αυτά τα εμπόδια, προσελκύοντας υποστήριξη OEM και παρουσίασε δεδομένα που δείχνουν την αναμενόμενη ανθεκτικότητα των μπαταριών λιθίου-μετάλλου στερεάς κατάστασης.

Κεραμικός διαχωριστής της QuantumScape
Ο κεραμικός διαχωριστής της QuantumScape είναι ένα βήμα μπροστά

QuantumScape αποκάλυψε νέα δεδομένα που δείχνουν ότι οι μπαταρίες λιθίου-μετάλλου στερεάς κατάστασης με κεραμικούς διαχωριστές μπορούν να φορτιστούν σε λιγότερο από 15 λεπτά για τουλάχιστον 400 συνεχόμενες φορτίσεις – μια δοκιμή που προσεγγίζει τη διάρκεια ζωής μιας μπαταρίας. Η δοκιμή της εταιρείας σε ένα πρωτότυπο κυψέλης μπαταρίας μονής στρώσης υπό πραγματικές συνθήκες δοκιμών αυτοκινήτου δημιούργησε ελπίδες ότι αυτή η νέα τεχνολογία μπαταριών θα μπορούσε να κυκλοφορήσει στην αγορά μέχρι τα μέσα της δεκαετίας σε μια κοινή επιχείρηση παραγωγής με τον στρατηγικό εταίρο της, VW Group. Η προσδοκία είναι ότι οι μπαταρίες που χρησιμοποιούν αυτή τη νέα τεχνολογία θα έχουν ως αποτέλεσμα τυπικά πακέτα μπαταριών με εμβέλεια έως και 600 μίλια και δυνατότητα γρήγορης φόρτισης σε λιγότερο από 15 λεπτά, καθώς και πολλαπλών συνεδριών γρήγορης φόρτισης. Η Volkswagen στοιχηματίζει σε αυτό και σχεδιάζει να κατασκευάσει ένα εργοστάσιο μπαταριών το 2024 για την προμήθεια μελλοντικών αυτοκινήτων. Υπογραμμίζοντας την εταιρική δέσμευση, ο επικεφαλής ηλεκτροκίνησης της Porsche συμμετείχε και ενέκρινε την ανακοίνωση της QuantumScape.

Η Νέα Συνεργατική Προσέγγιση

Θήκη κυψέλης QuantumScape
Αυτή ήταν μια τυπική δοκιμαστική θήκη κυττάρων

Φυσικά η QuantumScape και η VW δεν είναι οι μόνοι παίκτες σε αυτήν την αποστολή του ιερού δισκοπότηρου. Σε μια κίνηση που σηματοδοτεί το νέο τοπίο ανάπτυξης ηλεκτρικών αυτοκινήτων, OEM όπως η VW συνεργάζονται με καθιερωμένες εταιρείες μπαταριών και νεοφυείς εταιρείες όπως η Quantumscape για να προωθήσουν την τεχνολογία. Η Volkswagen συνεργάζεται επίσης με τη σουηδική εταιρεία μπαταριών Northvolt AB, η οποία είχε επενδύσεις και από τη BMW. Η Ford και η BMW έχουν επενδύσει στην εκκίνηση μπαταριών στερεάς κατάστασης Solid Power. Η Toyota συνεργάζεται με την καθιερωμένη εταιρεία μπαταριών Panasonic, η οποία είναι επίσης προμηθευτής της Tesla, και επίσης έχει δηλώσει ότι αναμένει μέχρι τα μέσα της δεκαετίας να προσφέρει μπαταρίες στερεάς κατάστασης στα ηλεκτρικά της. Η GM έχει συνεργαστεί με την LG Energy, αλλά συνεργάζεται και με την Solid Energy Systems. Η Daimler έχει επενδύσει σε Blue Solutions και Pro Logium Tech. Η ένταση της εργασίας σε αυτόν τον τομέα συνδυάζεται με τον όγκο των δολαρίων που επενδύονται.

Η επιτάχυνση της αγοράς των ηλεκτρικών οχημάτων έχει προκαλέσει υψηλό επίπεδο ενδιαφέροντος, επενδύσεων και βαθιάς συμμετοχής σε αυτό το κρίσιμο μέρος της αλυσίδας εφοδιασμού. Η υπόσχεση των μπαταριών στερεάς κατάστασης (που έχουν μια ποικιλία χημικών και διαμορφώσεων, αλλά τυπικά βασίζονται σε λίθιο) είναι ότι θα λειτουργούν με την τρέχουσα υποδομή και θα εξακολουθούν να παρέχουν τις προηγμένες δυνατότητές τους. Στην περίπτωση του QuantumScape, η μπαταρία στερεάς κατάστασης έχει ανόδους λιθίου-μετάλλου και έναν ιδιόκτητο άκαυστο, άφλεκτο κεραμικό διαχωριστή στερεάς κατάστασης, εξαλείφοντας τον άνθρακα ή την άνοδο άνθρακα/πυριτίου. Η εταιρεία εργάζεται ήδη για την κλιμάκωση του μεγέθους της μπαταρίας με κυψέλες πολλαπλών επιπέδων στο δρόμο για την κατασκευή ενός πακέτου μπαταριών εμπορικού μεγέθους. Το πρώτο πιλοτικό εργοστάσιο προβλέπεται να λειτουργήσει το 2023, ενώ το επόμενο έτος θα ακολουθήσει το εργοστάσιο της VW JV. Εάν η εταιρεία μπορέσει να τηρήσει αυτό το χρονοδιάγραμμα, αυτό μπορεί να επιτρέψει στη VW να διαθέτει αυτά τα πακέτα στα ηλεκτρικά μοντέλα του 2025.

Εκτός από την επένδυση 300 εκατομμυρίων δολαρίων της VW, η QuantumScape είχε από νωρίς υποστήριξη από τους Silicon Valley VCs Khosla Ventures και Kleiner Perkins και τον ιδρυτή της Microsoft, Bill Gates. Η εταιρεία εισήχθη στο χρηματιστήριο μέσω της συγχώνευσης της εταιρείας Special Purpose Acquisition (SPAC) και έχει συγκεντρώσει σωρευτικά 1,5 δισεκατομμύρια δολάρια από την ίδρυσή της το 2010.

Εργαστήριο QuantumScape
Το QuantumScape χρειάστηκε περισσότερο από μια δεκαετία για να φτάσει εδώ

Το τεστ και τι σημαίνει

Η λεπτομέρεια του πρωτοκόλλου δοκιμής στο οποίο το QuantumScape έβαλε την μπαταρία του περιελάμβανε την ολοκλήρωση 400 διαδοχικών κύκλων ταχείας φόρτισης (4C) διάρκειας 15 λεπτών από το 10-80% της χωρητικότητας της κυψέλης, ενώ διατηρούσε πολύ πάνω από το 80% της αρχικής ενέργειας. Οι δοκιμές διεξήχθησαν «σε συναφείς εμπορικά μεγέθους κυψέλες πρωτότυπων μπαταριών μονής στρώσης υπό πραγματικές συνθήκες δοκιμής αυτοκινήτου σε θερμοκρασία δωματίου και υψηλές θερμοκρασίες (25°C και 45°C), 3,4 ατμόσφαιρες πίεσης και 100% βάθος εκφόρτισης.

Η υπόσχεση αυτής της δοκιμής είναι ότι σε λίγα χρόνια μπορεί να έχουμε την επιλογή ενός EV με αυτονομία 600 μιλίων που είναι ικανό να προσθέτει επανειλημμένα περισσότερα από 400 μίλια αυτονομίας σε 15 λεπτά σε έναν γρήγορο φορτιστή DC. Το αυτοκίνητο θα πρέπει να έχει όλες τις εξαιρετικές επιδόσεις που περιμέναμε από ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο, αλλά και να μην υποστεί καμία υποβάθμιση της μπαταρίας μετά από εκατοντάδες συνεδρίες γρήγορης φόρτισης. Με άλλα λόγια, ένα EV που είναι πολύ κοντά στο αντίστοιχο του καλύτερου κινητήρα εσωτερικής καύσης που διατίθεται σήμερα.

«Πιστεύουμε ότι η τεχνολογία λιθίου-μετάλλου της QuantumScape παρέχει ένα μονοπάτι για σημαντικά βελτιωμένες επιδόσεις γρήγορης φόρτισης στα ηλεκτρικά οχήματα», δήλωσε ο Jagdeep Singh, συνιδρυτής και Διευθύνων Σύμβουλος της QuantumScape. «Πιστεύουμε ότι καινοτομίες όπως αυτή είναι ζωτικής σημασίας για τη μείωση του χάσματος απόδοσης μεταξύ των EV και των οχημάτων με κινητήρα εσωτερικής καύσης και αντιπροσωπεύουν το μέλλον του κλάδου των ηλεκτροκίνητων μεταφορών».

Τα αποτελέσματα γρήγορης φόρτισης του QuantumScape είναι αναλυτικά σε ένα λευκό χαρτί? είναι διαθέσιμη μια ηχογράφηση του διαδικτυακού σεμιναρίου εδώ.

Περισσότερα Battery News:

Εκδήλωση: Battery Show & Hybrid Vehicle Technology Expo

Ανάλυση: Το τοπίο εκκίνησης της μπαταρίας

Συνέντευξη: Οι μπαταρίες είναι το πρόβλημα: Η διαχείριση μπαταριών είναι η λύση