Фінський стартап Donut Lab представив перші незалежні результати тестування своєї твердотільної батареї, яка потенційно може революціонізувати процес заряджання електромобілів. За даними незалежного тестування, проведеного державним центром VTT Technical Research Centre of Finland, батарея здатна зарядитися від 0 до 80% всього за 4,5-9,5 хвилин, зберігаючи при цьому майже 100% своєї ємності. Це значно швидше, ніж у традиційних літій-іонних батарей, і наближає час заряджання електромобіля до швидкості заправки бензинового авто.
Технологічні переваги
Твердотільні батареї, які часто називають “святим Граалем” у сфері акумуляторів, десятиліттями залишалися недосяжними для дослідників. Більшість електромобільних компаній використовують “мокрі” літій-іонні батареї з рідкими електролітами. Однак ці батареї можуть повільно заряджатися, погано працювати при низьких температурах і містити легкозаймисті матеріали, що створює небезпеку в разі аварії. Твердотільні батареї використовують “сухі” провідні матеріали, які можуть зберігати більше енергії без ризику термічного розгону, властивого традиційним батареям.
Зазвичай, надто швидке заряджання призводить до миттєвої деградації хімічного складу батареї та втрати ємності. Згідно з тестами VTT, батарея Donut Lab зберігає майже 100% свого енергетичного потенціалу навіть після інтенсивного заряджання. Це може перетворити сеанс заряджання електромобіля з 30-40 хвилин на 5-хвилинну зупинку, подібну до заправки бензином.
Більшість батарей електромобілів, наприклад, від Tesla чи Hyundai, мають системи активного охолодження для підтримки температури під час заряджання. У цьому тесті VTT вилучили ці системи, використовуючи пасивне охолодження, щоб довести, що батарея не потребує громіздкої та дорогої рідинної системи охолодження для безпечного заряджання. Це було зроблено двома способами: спочатку батарею помістили між двома шматками алюмінію, а потім — лише на один шматок металу, постійно відстежуючи температуру.
VTT використовувала показники “C-rate” для вимірювання швидкості заряджання батареї відносно її ємності, де 1C означає заряджання від 0 до 100% за годину. Традиційні літій-іонні батареї зазвичай заряджаються при 1C-3C з активним охолодженням. Натомість, у цьому вимірюванні потужність заряджання сягала значно вищих значень без активного охолодження. VTT розпочала зі стандартного тесту розряду при 1C, після чого провела швидкісні тести заряджання при 5C та 11C з обома конфігураціями охолодження.
За цих умов батарея Donut Lab успішно заряджалася при 5C протягом понад дев’яти хвилин. При такій потужності заряджання елемент батареї досяг 80% заряду приблизно за 9,5 хвилин, а повний 100% заряд — трохи більше ніж за 12 хвилин. Після розряджання весь заряджений потенціал елемента був доступний.
Були й певні труднощі. Під час одного тесту з одним охолоджувальним елементом батарея нагрілася до 90 °C, досягнувши межі безпеки, і машина автоматично вимкнулася для запобігання пошкодженню. Дослідники виявили, що батарея недостатньо щільно прилягала до охолоджувальної пластини. Вони закріпили її, щоб покращити тепловий контакт, і тепло почало ефективніше відводитися в метал.
Інновації та потенціал
«На відміну від інших твердотільних батарей, які потребують високого тиску та зазнають змін об’єму до 15-20% під час циклів перезаряджання, Donut Battery не потребує спеціального стиснення чи розширеного охолодження», — заявив головний технічний директор Donut Lab Вілле Пііппо. «Це значно спрощує конструкцію батарейних блоків і дозволяє створювати рішення, які є економічно ефективними, потужними та перевершують традиційні літій-іонні батареї за щільністю енергії та потужності».
Donut Lab стверджує, що їхня батарея забезпечує 400 Вт·год на кілограм. Для порівняння, більшість сучасних літій-іонних батарей мають показник від 200 до 300 Вт·год/кг. Компанія також заявляє, що батарея може заряджатися менш ніж за 10 хвилин і витримувати 100 000 циклів. Поточні літій-іонні батареї зазвичай служать від 1500 до 3000 циклів. Тестована VTT версія «Solid State Battery V1» має ємність 26 А·год і номінальну енергію 94 Вт·год.
Однак, перед тим як святкувати, слід враховувати, що звіт не розкриває деякі ключові питання щодо твердотільної батареї Donut Lab. По-перше, VTT не підтверджує хімічний склад батареї, а просто приймає його на віру. По-друге, тест не досліджував те, що Тім Стівенс називає «проблемою дендритів», коли мікроскопічні нарости від анода до катода через твердотільний електроліт можуть спричинити електричні замикання. Можливо, Donut Labs проллє світло на ці питання у наступних результатах незалежних тестів, які обіцяють у рамках серії «I Donut Believe».
Погляд ІТ-Блогу: Розробка Donut Lab демонструє величезний потенціал твердотільних батарей у сфері електромобільності. Якщо ці технології будуть успішно масштабовані та впроваджені, це може кардинально змінити досвід володіння електромобілем, усунувши одне з головних обмежень — час заряджання, і зробивши електромобілі ще більш привабливою альтернативою автомобілям з ДВЗ.
За матеріалами: www.theverge.com