CATL: Твердотільні елементи вже багато років існують після комерціалізації. Проблемою є деградація та… постійний електроліт
Генеральний директор та засновник CATL Робін Цзенг дав інтерв’ю китайському журналу Caijing Magazine. Незважаючи на твердження деяких виробників про те, що вони вже тестують акумулятори з твердим електролітом, Цзенг стверджує, що наразі вони знаходяться на лабораторно-прототипній стадії, і до комерціалізації ще довгий шлях. Їхньою основною проблемою є те, що має бути їхньою перевагою – твердий електроліт. Адже нелегко змусити іони рухатися в твердих тілах, а саме іони є основою функціонування літій-іонних акумуляторів.
Твердий електроліт та кмітлива ідея для акумуляторів типу твердий-рідкий
Останніми днями Stellantis повідомив, що розпочав тестування прототипних елементів Factorial у експериментальному автомобілі, і що їхня щільність енергії становить 0,375 кВт·год/кг. Дуже схожі показники (0,35 кВт·год/кг) навів китайський Dongfeng, який також планує почати встановлювати пакети твердого стану (all-SSB, ASSB) вже у другій половині цього року. У обох випадках щільність енергії справляє гарне враження, але виробники або не наводять інші дані (деградація, час зарядки), або ж пропонують такі значення, які не можуть конкурувати з найкращими елементами типу LFP.
Модуль з твердотільними елементами Factorial, який використовується у автомобілях Stellantis. Зверніть увагу на з’єднання конструкції, а також на затискачі та гвинти, які, ймовірно, стискають елементи, тобто утримують їх під високим тиском (c) Stellantis
Генеральний директор CATL майже прямо каже, що використання твердих електролітів, найважливіша перевага твердотільних елементів, водночас є найбільшою технологічною проблемою (джерело). Іони літію без проблем рухаються в електроліті, але не можуть «перескакувати». Тому електроди (за своєю природою – тверді) та електроліт (новинка – твердий) на етапі виробництва потрібно нагріти та стиснути за допомогою тиску 6 000 атмосфер, що перевищує 600 МПа (мегапаскалів). Щоб іони могли рухатися по структурі спочатку електродів, потім електроліту, щоб нарешті зафіксуватися в кінцевому електроді.
Для порівняння: водень для заправки автомобілів з паливними елементами зберігається під тиском 88 МПа. У автомобілях типу FCEV номінальний тиск становить 70 МПа. Використання таких тисків вимагало прогресу в матеріалознавчих технологіях, застосування вуглецевих волокон та композитів для виробництва резервуарів для газу.
Експериментальний транспортний засіб для тестування паливних елементів типу solid-state Factorial (фото вище) (c) Stellantis
Однак повернімося до акумуляторів твердотільного типу. Генеральний директор CATL підкреслює, що використання високого тиску для з’єднання електродів із електролітом призводить до того, що матеріали з різною стійкістю до стиснення деформуються по-різному. Це може спричинити неоднорідну структуру та нерівномірний розподіл компонентів, що призводить до аномалій, які підвищують внутрішній опір та прискорюють деградацію елементів, що ускладнює їх комерціалізацію. Висновки здаються одночасно очевидними та несподіваними: використання твердих електролітів може справді уповільнювати деградацію під час експлуатації, спричинену надшвидким заряджанням, проте воно створює проблеми на ранньому етапі – під час виробництва.
У цьому контексті майже ідеальним рішенням здаються елементи з твердо-рідким електролітом, де частка рідкої фази становить до 5 відсотків. Вони не вимагають дуже високого тиску, оскільки між електродами та твердим електролітом знаходиться рідина, яка дозволяє іонам рухатися. Мінуси? У таких елементах все одно усередині є рідкий електроліт – легкозаймиста речовина.
Оцінка статті
Оцінки читачів
[Сума: 2 голоси Середнє: 5]
Не пропустіть нові матеріали – натисніть та підпишіться на Elektrowoz.pl у Google News. Вас також можуть зацікавити наступні реклами: