CATL: Твердотельные элементы уже несколько лет находятся в стадии коммерциализации. Проблемами являются деградация и… постоянный электролит

Президент и основатель CATL Робин Цзэнг дал интервью китайскому журналу Caijing Magazine. Вопреки заявлениям некоторых производителей о том, что они уже тестируют аккумуляторы с твердым электролитом, Цзэнг утверждает, что на данный момент они находятся на лабораторно-прототипном этапе, и до коммерциализации еще далеко. Их главной проблемой является то, что должно быть их преимуществом: твердый электролит. Ведь нелегко заставить ионы перемещаться в твердых телах, а именно ионы являются основой работы литиево-ионных элементов.

Твердый электролит и умная идея для твердо-жидких элементов

В последние дни Stellantis заявил, что начал тестирование прототипных элементов Factorial в экспериментальном автомобиле, и что у них плотность энергии составляет 0,375 кВт·ч/кг. Очень похожие показатели (0,35 кВт·ч/кг) привел китайский производитель Dongfeng, который также планирует начать установку пакетов твердотельных элементов (all-SSB, ASSB) уже во второй половине текущего года. В обоих случаях плотность энергии производит впечатление, но производители либо не сообщают другие данные (деградация, время зарядки), либо приводят значения, которые не выделяются на фоне лучших элементов типа LFP.

Модуль из твердотельных элементов Factorial, используемый в автомобилях Stellantis. Обратите внимание на соединения конструкции, а также зажимы и винты, которые, вероятно, сжимают элементы, то есть удерживают их под высоким давлением (c) Stellantis

Президент CATL практически прямо говорит, что использование твердых электролитов, самого важного преимущества твердотельных элементов, одновременно является и самой большой технологической проблемой (источник). Ионы лития без проблем перемещаются в электролите, но не могут «прыгать». Поэтому электроды (по своей природе — твердые) и электролит (новшество — твердый) на этапе производства необходимо нагреть и сжать под давлением 6 000 атмосфер, что превышает 600 МПа (мегапаскалей). Чтобы ионы могли перемещаться по структуре сначала электродов, затем электролита, и в конце концов зафиксироваться в целевом электроде.

Для сравнения: водород, предназначенный для заправки автомобилей с топливными элементами, хранится под давлением 88 МПа. В автомобилях типа FCEV номинальное давление составляет 70 МПа. Использование таких высоких давлений потребовало развития технологий материалов, применения углеродных волокон и композитов для производства резервуаров под газ.

Экспериментальный автомобиль для тестирования топливных элементов типа solid-state Factorial (фото выше) (c) Stellantis

Вернёмся, однако, к твердотельным аккумуляторам. Президент CATL подчёркивает, что использование высокого давления для слияния электродов с электролитом приводит к тому, что материалы с разной устойчивостью к сжатию деформируются по-разному. В результате может возникнуть неоднородная структура и неравномерное распределение компонентов, что приводит к аномалиям, увеличивающим внутренний сопротивление и ускоряющим деградацию элементов, что затрудняет их коммерциализацию. Выводы кажутся одновременно очевидными и удивительными: применение твердых электролитов действительно может замедлять деградацию во время эксплуатации, вызванную сверхбыстрым зарядом, однако оно создаёт проблемы на более раннем этапе — при производстве.

В этом контексте почти идеальным решением кажутся элементы с твердо-жидким электролитом, в которых доля жидкой фазы составляет до 5 процентов. Они не требуют очень высокого давления, поскольку между электродами и твердым электролитом находится жидкость, позволяющая ионам свободно перемещаться. Недостатки? В таких элементах по-прежнему присутствует жидкий электролит — легковоспламеняющаяся субстанция.

Оценка статьи

Оценки читателей

[Итого: 2 голоса Средний балл: 5]

Не пропустите новые материалы — НАЖМИТЕ и ПОДПИШИТЕСЬ на Elektrowoz.pl в Google News. Вас также могут заинтересовать следующие рекламы: