BYD подава шест патента за твърдотелни батерии и планира да започне производство през 2027 г. с клетки с катод с двоен електролит

BYD удвоява усилията си в разработването на твърдотелни батерии (SSB), като поставя специален акцент върху използването на подход с катод с двойни електролити. Целта е да се заменят традиционните течни електролити чрез комбиниране на халидни и сулфидни електролитни компоненти.

След като в края на юли китайският автомобилен гигант получи патент за композитни структури на катода от Китайската национална администрация за интелектуална собственост (CNIPA), libattery.net съобщава, че BYD е публикувала още 6 патента за SSB технологии.

Всички нови патенти се отнасят до един и същ проблем: предотвратяване на лошото взаимодействие между твърдите електролити и електродите или поддържане на надежден контакт между твърдите материали по време на циклите на батерията. Патентите обхващат химията на материалите, производството и контрола на качеството.

Залагане на двойни електролити

CarNewsChina по-рано съобщи за патента на BYD за композитни катодни материали (номер на публикацията CN122474592A). Патентът описва използването на халидни електролити с малки частици и сулфидни електролити с големи частици, комбинирани с активен катоден материал за създаване на композитен електрод.

Сред новите патенти на BYD четири от тях обхващат химията на материалите. CN122494747A продължава подхода с халид-сулфид, но предлага добавянето на йонопроводим, електрохимично стабилен междинен слой между двата материала. Това предотвратява директния контакт и избягва нежелани химични реакции, като по този начин увеличава цикълния живот.

CN122494554A предлага използването на първи твърд електролит като буферен слой, разположен между активния катоден материал и втори сулфиден електролит, за да се предотврати пряк контакт. Той също така има за цел да предотврати термично излизане от контрол и предлага активният катоден слой да не отделя термично повече от 117 джаула/грам.

CN122494567A се фокусира върху активния катод и предлага двуслойна композитна структура. Вътрешният слой съчетава монокристален катоден материал с твърд електролит, докато външният слой съчетава поликристален катоден материал с твърд електролит с друг състав.

Монокристалните материали са устойчиви на напукване по време на циклите на зареждане и разреждане. Поликристалните материали предлагат по-добри показатели при висока скорост на зареждане и разреждане благодарение на голямата си повърхност, но са по-податливи на напукване по границите на зърната по време на циклите.

Ефективността при висока скорост на зарядно-разрядното заряждане се отнася до това колко добре батерията запазва капацитета си при големи натоварвания при заряждане и разряждане. В патента се твърди, че този подход използва предимствата както на монокристалите, така и на поликристалите, като същевременно смекчава съответните им слабости.

Накрая, CN122494558A описва подход с три материала за активния катод. Металните оксиди и металните сулфиди първо се обработват с литий, след което се смесват с твърд електролит.

В патента се твърди, че комбинацията от материали намалява електрическото съпротивление в границата между твърдите фази, повишава скоростната производителност, увеличава специфичния капацитет и удължава цикличния живот.

Малки стъпки към комерсиализацията

Горепосочените патенти се фокусират върху химията и структурата и не дават много информация за напредъка към готовност за производство. Останалите два патента обаче разкриват подробности за работата на BYD по постигането на тази цел.

CN122494552A се отнася до прилагането на смазващи агенти на базата на йонни течности в слоя на активния електрод. Използва се градиентно разпределение, при което външните области на електрода получават повече агенти, отколкото централните вътрешни зони. В патента се твърди, че това подобрява взаимодействието между твърдите фази, предотвратява усложненията, причинени от лош йонов транспорт, и увеличава цикълния живот.

Що се отнася до CN122494553A, той предлага показател за контрол на качеството, наречен Re, за съотношението на контакт между частиците на катода и електролита. В патента се твърди, че най-малко 60% от периметъра на частицата на катода трябва да е в контакт с частиците на електролита. Отново се твърди, че този показател подобрява скоростните характеристики, специфичния капацитет и цикълния живот.

Този показател за съотношението на контакт е в съответствие с текущите изследвания в областта на SSB. CarNewsChina по-рано съобщи за изследване, проведено от Института по физика към Китайската академия на науките, в което професор У Фан стигна до заключението, че по-малките сулфидни частици в електролита подобряват запазването на капацитета с почти 18 процентни пункта.

По-малките частици на електролита биха позволили повече от тях да се прилепят към една конкретна катодна частица, като по този начин се увеличи съотношението на контакт и показателят „Re“, предложен от BYD.

Кога SSB батериите действително ще се появят на пазара?

В допълнение към подадените патентни заявки, libattery.net също съобщава, че BYD има за цел да започне мащабно производство на своите SSB клетки с катод с двоен електролит през 2027 г. Тези експериментални клетки първо ще бъдат подложени на оценки в камуфлирани тестови прототипи.

Дори конкурентите на BYD охладиха ентусиазма относно бързото внедряване на SSB в електромобилите за масово потребление. Председателят на CATL даде реалистична оценка на технологията през юни 2026 г., като заяви, че инженерните и производствените ограничения означават, че масовото внедряване на SSB на пазара е „все още далеч“.

В сравнение с традиционните клетки, SSB батериите предлагат по-висока енергийна плътност и по-добри характеристики при зареждане и разреждане, а твърдите им електролити осигуряват по-голяма безопасност, като намаляват риска от термичен разгон. Обещанието им за повече „батерия“ при същото тегло често води до твърдения за бъдещи електромобили с пробег от 1500 или дори 2000 км.

Очевидно е обаче, че все още съществуват множество концептуални, технически и практически препятствия, преди SSB батериите да могат най-накрая да излязат на преден план.

Източник: libattery.net