Твърдотелните батерии обещават по-голям пробег, по-бързо зареждане и по-висока безопасност, но издръжливостта им досега беше основна пречка. Изследователи в Китай се приближават към целта си, след като разработиха нова система за електролит за твърдотелни батерии, която запази над 84 % от капацитета си след 350 цикъла на зареждане.
Твърдотелните батерии стават реалност, но препятствията остават
От години автомобилните производители, производителите на батерии и други стартиращи компании обещават, че „Светият Граал“ на батерийните технологии – твърдотелните батерии – е само на няколко години разстояние.
Сега това се превръща в реалност, тъй като технологията на батериите навлиза в реалния свят. Няколко компании вече тестват или планират да тестват прототипни превозни средства, оборудвани с твърдотелни батерии, по обществени пътища.
Изцяло твърдотелните батерии често се възхваляват като „Свещеният Граал“ на батерийната технология, с потенциал да подобрят значително енергийната плътност, пробега и скоростта на зареждане, като същевременно намалят разходите.
Въпреки че са показали обещаващи резултати в лабораторията и при ограничени тестове в реални условия, производството им в мащаб не е било лесно.
Батериите с изцяло твърдо състояние използват твърд електролит, а не течния, използван в сегашните литиево-йонни батерии.
Проблемът е в намирането на подходящия материал. Много от обичайните твърди електролити на базата на сулфиди са твърди и крехки, което затруднява свързването им и води до лоша проводимост.
Изследователски екип от Института по химична физика в Далиан към Китайската академия на науките разработи нов гелов композитен електролит на базата на PVDF, който подобрява йонната проводимост и издръжливостта на твърдотелните батерии.
Резултатите бяха публикувани в скорошно научно изследване (чрез ITHome) с заглавие „Иновативен дехидрофлуориран гелов композитен електролит за подобрени твърдотелни батерии“.
Електролитът използва литиев оксихлорид (Li₃OCl) за задействане на реакция с материала поливинилиденфлуорид (PVDF). Реакцията се задейства от кислородните атоми в Li₃OCl, създавайки Луис-основна среда.
По този начин се създават по-силни химични връзки между органичния материал (PVDF) и неорганичния материал (Li₃OC). По-силните връзки позволяват на литиевите йони да се движат по-бързо и по-лесно през батерията.
С други думи, електролитът действа като по-гладка магистрала за литиевите йони, което може да се окаже ключът към по-дълготрайни, по-бързо зареждащи се и по-безопасни твърдотелни батерии.
Според доклада, след 350 цикъла на зареждане и разреждане при скорост 1C, NCA батерийната клетка все още е запазила 84,15% от първоначалния си капацитет.
Изследователите установиха, че „иновативната реакция на дехидрофлуориране не само подобрява взаимодействията между органичната и неорганичната фаза, но и значително повишава бързата йонна проводимост и осигурява широк електрохимичен прозорец на електролита, което го превръща в обещаващ кандидат за високопроизводителни твърдотелни батерии“.
Твърдотелните батерии се превръщат в реалност. Макар 84% все още да не е най-добрият процент на запазване на капацитета, други лидери в областта на твърдотелните батерии, включително Factorial Energy и QuantumScape, са постигнали над 1 000 цикъла на зареждане с остатъчен капацитет от над 95%.
В проучването не са предоставени конкретни подробности относно пробега, енергийната плътност или скоростта на зареждане, но няколко компании в Китай твърдят, че техните твърдотелни батерии могат да постигнат пробег по CLTC от над 1 000 км (621 мили).
Changan Automobile планира да започне пилотни инсталации преди края на третото тримесечие на 2026 г. С енергийна плътност от 400 Wh/kg Changan твърди, че изцяло твърдотелната си батерия „Golden Bell“ може да осигури пробег по CLTC от над 1 500 км (932 мили).
„Chery“, друг водещ китайски производител на автомобили, разкри по време на събитието „Battery Night“ през март, че неговата изцяло твърдотелна батерия също може да осигури пробег от над 1 500 км (932 мили).
Dongfeng Motors обяви по-рано тази година, че е започнала тестове на прототип на твърдотелна батерия при екстремно ниски температури. Батерията се отличаваше с енергийна плътност от 350 Wh/kg, която според Dongfeng осигурява пробег от над 1 000 км (620 мили) при CLTC условия.
И това не се случва само в Китай. Европейски, японски и американски компании се надпреварват да пуснат на пазара „свещения Граал“ на батериите за електромобили.
Преди малко повече от седмица производителят на Jeep и Ram, Stellantis, и Factorial Energy започнаха тестове на твърдотелните батерийни клетки FEST (Factorial Electrolyte System Technology) на Factorial в прототип на Dodge Charger Daytona, което бележи първия случай, в който твърдотелна батерия е интегрирана в електромобил в Северна Америка.
Factorial работи с няколко големи автомобилни производители, включително Mercedes-Benz, Hyundai, Kia и Stellantis, за да пусне на пазара твърдотелни батерии за електромобили.
През септември миналата година Mercedes-Benz измина над 745 мили (1 200 км) с модифициран EQS, използвайки твърдотелните батерийни клетки на Factorial. Според техническия директор на Mercedes, Маркус Шефер, батерийната технология на Factorial може да се превърне в истински „прелом“ за електромобилите.
По-рано тази седмица Honda и QuantumScape обявиха ново партньорство за разработване и производство на твърдотелни батерии за електромобили и други сегменти.
Източник: CarNewsChina, ITHome
