Двата най-големи недостатъка на електрическите автомобили - ограничен живот и бавно зареждане - вероятно ще продължат, докато производителите на батерии не успеят да решат проблема с дендритите, пише The Wall Street Journal.
В човешкото тяло дендритите са удължения на нервите, които предават сигнали между клетките. В литиево-йонните батерии те са малки, подобни на игла отлагания на литий, наподобяващи микроскопични клони на дървета. Те могат да растат в батериите, което води до късо съединение или дори пожари. Батериите, които днес се използват в автомобилите, изискват по-бавно зареждане, отчасти поради риска от образуване на дендрит. Прекалено бързото зареждане може да доведе до натрупване на дендрити.
„Ако можете да създадете по-добра батерия, можете да създадете и по-добра кола“, каза изпълнителният директор на QuantumScape Джагдийп Сингх.
Volkswagen е инвестирал 300 милиона долара в QuantumScape и планира да използва батериите й, когато се очаква те да бъдат пуснати в продажба след няколко години.
Изследователите от десетилетия се опитват да разберат как да създадат литиево-йонна батерия, в която между катода и анода няма да се образуват дендрити. Една технология, върху която мнозина са се фокусирали, е полупроводникова батерия, в която електролитът, който провежда електрическия ток, е твърдо вещество, а не течност, която се използва в повечето батерии днес.
Повечето опити за изграждане на полупроводникова батерия са неуспешни поради различни причини. Материалът често е бил твърде крехък и склонен към счупване, или не би могъл да проведе достатъчно електричество.
Сингх каза, че преди около пет години неговата компания е открила материал, който може да използва и който ще отговори на всички тези предизвикателства и няма да образува дендрити. Състои се от плътен, тънък на пластинки керамичен лист, който филтрира лития при преминаването му от катодната част на батерията към отрицателния електрод. Той каза, че компанията е прекарала последните пет години в измисляне как да я произведе ефективно.
„Критичният пробив или иновация, от които се нуждаете, е твърдият сепаратор, който предотвратява образуването на литиево-метални дендрити“, заяви Сингх в интервю. Той каза, че данните от тестовете на батериите на QuantumScape показват, че не са се образували дендрити.
През декември компанията разкри тестови данни, които показват, че батерията й може да се зареди до 80% само за 15 минути в сравнение с около 40 минути за батериите днес. Компанията казва, че нейните батерии са проектирани да осигурят 80% подобрение в обхвата.
Акциите на QuantumScape поскъпнаха значително след съобщението през декември, като компанията достигна стойност от над 40 милиарда долара. Оттогава книжата обаче поевтиняват с повече от 50%.
Инвеститорите имат основание да бъдат предпазливи. Технологията на QuantumScape все още се разработва и може да минат години преди да бъде инсталирана в превозно средство. Тестовете, които бяха публикувани, бяха на една клетка. Батерията, достатъчно голяма за захранване на автомобил, ще изисква от няколкостотин до повече от 1000 клетки.
Други добре финансирани компании също увеличават усилията си в тази сфера. Френската компания Bolloré използва полимерен електролит в своите батерии, които сега се произвеждат за някои големи автобуси, сглобявани от Daimler и други. Тези батерии трябва да бъдат държани при екстремно високи температури от 50 до 80 градуса по Целзий или 122 до 175 градуса по Фаренхайт, което ограничава полезността им за лични превозни средства. Изследователите на Bolloré работят по понижаването на този праг и се надяват да разполагат с батерии за автомобили до 2026 г., заяви Фабрицио Проти, заместник изпълнителен директор на компанията.
В Solid Power Inc., стартъп в района на Денвър на Университета в Колорадо и подкрепен от Ford, Hyundai Motor Co. и BMW AG, се полагат усилия за производство на полупроводникова батерия, която може да бъде направена със същото оборудване и техники, използвани за производство на литиево-йонни батерии.
Компанията тества прототипи на клетки с автомобилен размер, с цел да направи по-големи клетки в рамките на една година и да влезе в серийно производство до 2025 г.
Toyota Motor Corp. също работи от години върху солидна батерия, като компанията е планирала да покаже работещ прототип през изминалото лято на отложените олимпийски игри в Токио.
Tesla, която увеличи инвестициите си в разработването на батерии, не е казала, че работи върху полупроводникови батерии. На презентация през септември компанията заяви, че ще се стреми да подобри конвенционалните си литиево-йонни батерии и да увеличи обхвата на своите превозни средства с 54% през следващите три години.