Οι Σταθερές Μπαταρίες Πηγαίνουν Πιο Κοντά στην Πραγματικότητα για τα Μελλοντικά Ηλεκτρικά Οχήματα

Η πιο στερεή εναλλακτική λύση στις ευρέως χρησιμοποιούμενες μπαταρίες λιθίου‑ιόντων, με τα οφέλη της βελτιωμένης ασφάλειας, υψηλότερης ενεργειακής πυκνότητας, μεγαλύτερης διάρκειας ζωής και ταχύτερης φόρτισης, είναι σχεδόν έτοιμη.

Αυτή η υποσχόμενη εναλλακτική είναι σταθερές μπαταρίες (SSBs), που αντικαθιστούν τα υγρά ηλεκτρολύτες με στερεούς, εξαλείφοντας έτσι τον κίνδυνο πυρκαγιάς και επιτρέποντας πιο συμπαγείς σχεδιασμούς, καθώς και υποστηρίζοντας περισσότερους κύκλους φόρτισης πριν από τη φθορά.

Μια πρόσφατη μελέτη¹ από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας εξέτασε την τεχνολογία και διαπίστωσε ότι είναι ικανή να μετασχηματίσει όχι μόνο τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα αλλά και τα καταναλωτικά ηλεκτρονικά και την αποθήκευση ενέργειας. Το κλειδί σε όλα αυτά είναι η χημεία και η μηχανική.

“Αφαιρώντας το υγρό και χρησιμοποιώντας σταθερά στερεά υλικά, μπορούμε με ασφάλεια να εισάγουμε περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια στην μπαταρία ταυτόχρονα, χωρίς τους κινδύνους υπερθέρμανσης ή πυρκαγιάς.”

– Κύριος συγγραφέας Cengiz Ozkan, καθηγητής μηχανολογικής μηχανικής στο UCR

Σε αντίθεση με το υγρό στις παραδοσιακές μπαταρίες λιθίου‑ιόντων, που φθείρεται με την πάροδο του χρόνου, παρουσιάζει κίνδυνο πυρκαγιάς και περιορίζει την ταχύτητα φόρτισης, το στερεό υλικό που χρησιμοποιείται στις σταθερές μπαταρίες προσφέρει πιο σταθερό και ασφαλές περιβάλλον, επιτρέποντας πιο αποδοτική φόρτιση με λιγότερους κινδύνους ασφαλείας.

Με τις ανώτερες ιδιότητές του σε σύγκριση με τις τρέχουσες μπαταρίες λιθίου‑ιόντων, οι SSB κερδίζουν μεγάλο ενδιαφέρον από τις εταιρείες, αλλά μέχρι στιγμής η τεχνολογία παραμένει στο στάδιο ανάπτυξης. Δεν θα διαρκέσει πολύ όμως.

Πραγματική Επικύρωση: Σταθερές Μπαταρίες σε Ηλεκτρικά Οχήματα (Επίδειξη QS/VW)

Αυτή την εβδομάδα, ο προγραμματιστής στερεών μπαταριών QuantumScape (QS ), μαζί με τον επιχειρηματικό του συνεργάτη PowerCo, πραγματοποίησαν ζωντανή επίδειξη των ενεργειακά πυκνών μπαταριών λιθίου‑μετάλλου στερεής κατάστασης που τροφοδοτούν ένα όχημα.

Η PowerCo είναι η επιχείρηση μπαταριών του Ομίλου Volkswagen, ενός από τους κορυφαίους κατασκευαστές αυτοκινήτων παγκοσμίως και του μεγαλύτερου κατασκευαστή αυτοκινήτων στην Ευρώπη. Η VW είναι η ιδιοκτήτρια των εμπορικών σημάτων όπως Audi, Bentley, CUPRA, Ducati, Lamborghini, Porsche, SEAT και Škoda. Η εταιρεία επίσης παράγει ελαφρά εμπορικά οχήματα και βαριά εμπορικά οχήματα όπως MAN και Scania, ενώ η CARIAD είναι η μονάδα λογισμικού και τεχνολογίας για όλα τα οχήματα του Ομίλου Volkswagen.

Ο Όμιλος VW και η PowerCo είναι μακροπρόθεσμοι επενδυτές στην τεχνολογία στερεών μπαταριών της QuantumScape και δοκιμάζουν τα πρωτότυπα κύτταρά τους εδώ και χρόνια.

Τώρα, για πρώτη φορά, η QuantumScape, η PowerCo και ο Όμιλος Volkswagen παρουσίασαν τη νέα τεχνολογία στο IAA Mobility στο Μόναχο, μία από τις μεγαλύτερες εμπορικές εκθέσεις κινητικότητας παγκοσμίως.

Αφαιρώντας το μαύρο φύλλο από το όχημα, αποκάλυψαν μια τροποποιημένη, πλήρως ηλεκτρική μοτοσυκλέτα αγωνιστικού τύπου Ducati V21L, η οποία είναι εξ ολοκλήρου τροφοδοτημένη από κύτταρα στερεής κατάστασης QSE‑5.

Τα κύτταρα στερεής κατάστασης στη μοτοσυκλέτα συναρμολογήθηκαν χρησιμοποιώντας την ιδιόκτητη πλατφόρμα παραγωγής της QuantumScape (διαδικασία παραγωγής Cobra), η οποία επιτρέπει ταχύτερη θερμική επεξεργασία, απαιτεί λιγότερο χώρο και εξαλείφει ορισμένα βήματα υλικού. Το πρωτοποριακό σύστημα μπαταρίας, εν τω μεταξύ, σχεδιάστηκε από ειδικούς της Audi, ειδικά για τα κύτταρα SSB της QS.

Η επίδειξη σηματοδοτεί ένα μεγάλο επίτευγμα όχι μόνο για τις εμπλεκόμενες εταιρείες αλλά και για τον κλάδο των ηλεκτρικών οχημάτων (EV), καθώς ήταν η πρώτη φορά που τα κύτταρα χωρίς άνοδο (anode‑free) της QuantumScape μεταφέρθηκαν από το εργοστάσιο παραγωγής σε ένα πραγματικό όχημα για να το δει ο κόσμος.

“Σήμερα διασχίσαμε το όριο από τη δυνατότητα στην πραγματικότητα.”

– Διευθύνων Σύμβουλος και πρόεδρος της QuantumScape, Δρ. Siva Sivaram

Η συνεργασία της εταιρείας με την PowerCo, όπως σημείωσε, τοποθετεί την QuantumScape να κλιμακώσει τη μετασχηματιστική της τεχνολογία σε παραγωγή gigawatt‑ώρα (GWh), και μαζί θα «βοηθήσουν να ξεκινήσει μια νέα εποχή ηλεκτροκίνητης μεταφοράς».

Σύμφωνα με την επίσημη ανακοίνωση, η παγκόσμια πρώτη ζωντανή επίδειξη μπαταριών λιθίου‑μετάλλου στερεής κατάστασης QS που τροφοδοτούν ένα EV αποτελεί σημαντική πρόοδο στην τεχνολογία μπαταριών και ένα μεγάλο βήμα προς την εμπορευματοποίηση των στερεών μπαταριών EV.

Με αυτήν την τεχνολογία, ο στόχος είναι να προωθήσει την επανάσταση των EV, κάτι που ο Διευθύνων Σύμβουλος της PowerCo, Frank Blome, λέει ότι «είναι η μεγαλύτερη μεταμόρφωση που έχει δει ποτέ η αυτοκινητοβιομηχανία».

Οι SSB θα επαναπροσδιορίσουν το τι είναι δυνατό για υψηλών επιδόσεων, premium οχήματα, με την επίδειξη να είναι μόνο η αρχή, πρόσθεσε.

Ο Χάρτης Πορείας της QuantumScape από Πρωτότυπο στην Παραγωγή

Καθώς οι παραδοσιακές μπαταρίες λιθίου‑ιόντων φτάνουν στα όρια της πιθανής ενεργειακής πυκνότητας και ασφάλειας, καθώς τα φορητά ηλεκτρονικά, τα ηλεκτρικά οχήματα και τα δίκτυα ανανεώσιμης ενέργειας γίνονται πιο διαδεδομένα και απαιτητικά, η QuantumScape στράφηκε στις στερεές μπαταρίες για να προσφέρει μεγαλύτερη ενεργειακή πυκνότητα, ταχύτερη φόρτιση και ενισχυμένη ασφάλεια, προκειμένου να υποστηρίξει τη μετάβαση σε ένα μέλλον χαμηλότερου άνθρακα.

Αυτή η εταιρεία ηγείται αυτή τη στιγμή του παγκόσμιου αγώνα ανάπτυξης στερεών μπαταριών, έτοιμη να φέρει τα πλήρη στερεά κύτταρά της στην αγορά EV σε κλίμακα στο εγγύς μέλλον.

Η πρόσφατη επίδειξη της τεχνολογίας της σε παγκόσμιο κοινό πραγματικά έστειλε τις τιμές των μετοχών της εταιρείας με κεφαλαιοποίηση $5 δισεκατομμυρίων σε άνοδο. Κατά τη στιγμή της συγγραφής, η QS διαπραγματεύεται στα $8,85, με εντυπωσιακή άνοδο 70,52% ετησίως, αν και παραμένει μακριά από το ιστορικό υψηλό (ATH) των $132,73 που έφτασε στα τέλη του 2020.