QuantumScape, jedna z kilku firm sprawiających wrażenie, że w nadchodzących latach wprowadzi na rynek ogniwa ze stałym elektrolitem, pochwaliła się postępami w swoich eksperymentach. Przedsiębiorstwu udało się stworzyć ogniwa 16-warstwowe, które wytrzymały już ponad 500 cykli pracy i prezentują charakterystykę zbliżoną do ogniw wcześniejszych z mniejszą liczbą warstw.
Ogniwa solid-state – gdzie jesteśmy
W komunikacji udostępnionej na podsumowanie kwartału ogniwa 16-warstwowe zbliżały się do 600 cykli (źródło), co oznacza, że za około trzy miesiące powinniśmy zobaczyć wykresy przebijające 800, a może nawet 1 000 cykli pracy. Szesnaście warstw w ogniwie to jeszcze za mało, by produkt nadawał się do zastosowań komercyjnych, ponieważ obecnie jest tych warstw kilkadziesiąt, żeby w jak najmniejszej przestrzeni upakować jak najwięcej energii.
Warto zwrócić uwagę na pewną ciekawostkę: QuantumScape porównało własne ogniwa z dostępnymi komercyjnie ogniwami solid-state z 1 warstwą (wykres koloru fioletowego), prawdopodobnie Solid Power. Ogniwa były ładowane i rozładowywane z mocą 1 C i pracowały w ciśnieniu dochodzącym do 3,4 atmosfery, by nie pęczniały zbyt mocno podczas ładowania.
Przy okazji testów firma zdradziła, że opracowała własny format (kształt) ogniw, który radzi sobie ze zwiększaniem objętości saszetek wywołanym przemieszczaniem się litu, a przy okazji pozwala na osiągnięcie maksimum potencjału przy ogniwach Li-metal. Jednocześnie zastrzeżono, że konieczne jest dopracowanie jakości i powtarzalności w procesie wytwarzania materiałów, na bazie których ogniwa są budowane.
Ważna jest też optymalizacja procesów, obecnie powstaje zaledwie 3 700 separatorów tygodniowo. Jeśli założymy, że 3 700 separatorów to 3 700 ogniw, to mamy potencjał na około 50-70 samochodów tygodniowo – i to z bateriami o pojemności do około 20 kWh przy obecnej liczbie warstw [wstępne szacunki www.elektrowoz.pl]. A to nie koniec zastrzeżeń: QuantumScape już teraz ostrzega, że będzie w stanie wytwarzać albo ogniwa, które szybko się ładują (Power Cell, 10->80 procent w ~10 minut), ale nie są bardzo pojemne, albo ładują się wolniej (Energy Cell, 10->80 procent w ~14 minut), ale są pojemniejsze:
Plus jest taki, że w obu przypadkach mamy do czynienia z wyraźnym postępem, gdy chodzi o gęstość energii (oś pozioma) i szybkość ładowania (oś pionowa), oczywisty minus to czas oczekiwania. Przy tej szybkości rozwoju komercyjnie sensowne ogniwa z kilkudziesięcioma warstwami będą testowane może w II połowie 2023 roku. Jeśli w 2024 uda się wprowadzić na rynek ich pierwsze próbne serie, to będzie to naprawdę spory sukces.
Zdjęcie otwierające: pierwsze eksperymentalne ogniwa QuantumScape. To nie jest format, o którym firma mówi na podsumowanie I kwartału 2022 roku. Ten ma zostać przedstawiony w przyszłości.
