CATL pochwalił się, że w „typowych” ogniwach litowo-jonowych z ciekłymi elektrolitami zdołał osiągnąć gęstość energii wynoszącą 0,5 kWh/kg. Ale to nie koniec: zastosowanie specjalnych soli litu w elektrolicie wydłużyło żywotność ogniw do poziomów, które są w pobliżu granicy akceptowalności w branży motoryzacyjnej. Przy czym „w pobliżu” nie oznacza jeszcze, że jest dobrze. Bo nie jest, CATL jest na razie na etapie badawczo-eksperymentalnym.
Nowe ogniwa CATL, czyli stara chemia kontra nowa
Najlepsze ogniwa Li-ion mają gęstość energii wynoszącą, powiedzmy, 0,3-0,32 kWh/kg. Ogniwa ze stałymi elektrolitami, chociaż na papierze obiecują więcej, w praktyce tylko odrobinę przekraczają tę wartość (Voyah: 0,3 kWh/kg, Gotion: 0,35 kWh/kg, Factorial: 0,375 kWh/kg w semi-SSB itd.) albo mają jakieś tajemnice, których producent nie chce zdradzać (wysokie temperatury, wysokie ciśnienia itd.). Dlatego komunikat chińskiego CATL jest tak istotny: bez stosowania stałego elektrolitu udało się wejść na poziom 0,5 kWh/kg.
Podnoszenie gęstości energii odbywa się przez takie konstruowanie elektrod, żeby zmieściło się w nich więcej jonów litu. To wykonalne, choćby przez użycie krzemu w anodzie. Problem w tym, że im jest ich więcej, tym elektrody muszą radzić sobie z dłuższym najazdem jonów. Przy szybkim ładowaniu są dosłownie ostrzeliwane jonami, co powoduje ich szybką degradację, bo struktury nie wytrzymują rozpychania się litu usiłującego znaleźć sobie miejsce do zakotwiczenia. Dlatego baterie przystosowane do ultraszybkich ładowań i rozładowań mają nieco „luźniejsze” elektrody i mniejsze gęstości energii.
CATL nie tylko zwiększył gęstość swoich eksperymentalnych ogniw, ale też deklaruje, że „dwukrotnie zwiększył ich żywotność, do 483 cykli pracy” (źródło). To oznacza, że po 483 cyklach pracy ogniwa wchodziły w obszar niepewności, tj. traciły 20-30 pojemności fabrycznej. W branży motoryzacyjnej za rozsądne minimum uznaje się 800 cykli pracy. CATL doszedł niemalże do 500 cykli stosując elektrolity na solach litowo imidowych (LiFSI). Są one obiecujące, w laboratorium pracującym dla Tesli potwierdzono, że oparte na nich ogniwa przy spokojnej pracy mogą wytrzymać dziesiątki czy nawet ponad sto lat.
Ogniwa Li-ion w trakcie pracy zużywają (głównie wiążą, chociaż też rozkładają) elektrolit. W badaniach CATL udało się sprawdzić, że jego ilość pod koniec czasu życia ogniwa potrafi spaść aż o 71 (!) procent. Przy zastosowaniu soli LiFSI zmniejszono zużycie elektrolitu, a znajdujący się w nim lit częściowo wracał do obiegu spowalniając spadek pojemności ogniwa.
