Надпреварата за по-ефективни батерии за електромобили се нажежава

Миналата седмица стартъпът за батерии за електромобили SES обяви, че е разработил най-голямата литиево-метална клетка в света. Самата клетка все още е прототип, но компанията очаква да стартира търговско производство до 2025 г. На фона на тази новина Джеймс Фрит от Bloomberg сравнява продуктите на SES, QuantumScape и Solid Power.

Литиево-металните аноди са силно търсени в индустрията за батерии, защото позволяват създаването на леки клетки, позволяващи на електрическите автомобили да предложат по-голям пробег с едно зареждане. 

Компаниите не само се опитват да подобрят производителността, но също така искат да направят батериите по-безопасни и по-евтини. Но те прилагат различни подходи, чиито предимства и недостатъци понякога трудно се разграничат.

Съществуват три ключови компонента в една базирана на литий батерия: два електрода - анод и катод - които са разделени от електролит. Батериите във вашия мобилен телефон или електромобил днес използват графит за анод и течен електролит. Това са компонентите, за подобряването на които повечето стартъпи работят, като технологията реално не се е променяла през последните 30 години.

Развитието на катода до голяма степен е извън фокуса на разработчиците, тъй като тези материали са претърпели стабилни, но постепенни подобрения през последното десетилетие.

Клетката на SES е голяма новина, защото това е първата демонстрация на батерия, която може да се приложи в електромобил, използвайки литиево-метален анод с течен електролит. Подобна технология може да бъде приложена в широк мащаб и да редуцира съществено производствените разходи.

батерии

В миналото не е било възможно да се използват литиево-метални аноди с течни електролити, тъй като това води до скъсяване на експлоатационния живот на клетката – колко пъти батерията може да бъде заредена и разредена – и може да причини повреди, водещи до възпламеняване на батерията.

Тайната на успеха при SES е начинът, по който компанията успява да накара тези два компонента да заработят ефективно. Тя постига това чрез добавяне на достатъчно сол към своя електролит, с което свойствата на течностите се променят от запалими до вещество, което не би се възпламенило. Чрез използването на течност SES създава добър контакт между всички слоеве в батерията.

Като се придържа към употреба на електролит на течна основа, подходът на SES се различава от тези на конкурентите Solid Power и QuantumScape. За разлика от SES, Solid Power и QuantumScape са насочени към използването на литиево-метални аноди в комбинация с твърди електролити, вместо течности, за създаване на т.нар. твърдотелни батерии. Твърдите електролити са основният фокус на компаниите, разработващи клетки, които използват литиево-метални аноди, тъй като е по-лесно да се контролират реакциите между двата компонента и премахва течния електролит като възможен катализатор в случай на възпламеняване.

Solid Power използва електролитен материал, наречен литиев сулфид, който обещава да бъде сравнително лесен за интегриране със съществуващите производствени процеси. Тъй като клетките на компанията използват само твърди компоненти, важно е да се уверите, че всички слоеве имат добър контакт, за да се гарантира висока производителност през целия живот на системата. Преди да пусне на пазара батерии с литиево-метални аноди, Solid Power също се стреми да разработи клетка със силициев анод.

QuantumScape, от друга страна, ще използва керамичен материал за своите клетки. Това ще изисква от компанията да разработи нови производствени процеси и оборудване. Компанията използва гелообразен електролит, с който поддържа контакта между катодния материал и твърдия електролит.

Производителността на всяка от клетките на трите компании предполага известно технологично и химично сходство, като се очаква всички да бъдат по-безопасни и с по-голяма енергийна плътност.

Всяка компания се сблъсква със свой собствен уникален набор от предизвикателства, когато става въпрос за производство в мащаба, но няма нещо, което да изглежда непреодолимо.

От гледна точка на индустрията, колкото повече технологични разновидности се появяват, толкова по-добре за крайния продукт и потребителите, тъй като така се създава по-голяма устойчивост и по-безопасни химични реакции, водещи до по-висока производителност.