Фольксваген рассчитывает на долговечные твердотельные аккумуляторы от QuantumScape Corp.

5 ноября 2021

Твердотельные аккумуляторные ячейки калифорнийской QuantumScape показали на независимых испытаниях лучшую долговечность, чем ожидалось

Твердотельные аккумуляторные ячейки калифорнийской компании QuantumScape по результатам независимых испытаний оказались долговечнее, чем даже заявляли их разработчики!

Твердотельные батареи считаются подвидом обычных литиево-ионных с жидким электролитом, но демонстрируют существенно большую емкость на единицу собственной массы (удельную энергоемкость – авт.), а также гораздо быстрее заряжаются.

Нынешние массовые литиево-ионные элементы для электромобилей (BEV) и гибридов (HEV и PHEV) демонстрируют удельную емкость в 200–260 Вт·ч/кг и объемную емкость 700 Вт·ч/литр (дм³), а новейшие твердотельные аккумуляторы сулят уже 350–500 Вт·ч/кг и 1000 Вт·ч/л! И при этом они не пожароопасны и не содержат наиболее токсичных элементов! Именно эти соблазнительные характеристики и стали главной причиной, по которой данная технология считается наиболее перспективной для электрохимических источников тока, ведь благодаря ей можно будет кардинально снизить вес электромобиля при кратном росте его пробега на одной зарядке.

По оценке Фольксвагена его электрохэтчбек VW e-Golf (ныне уже снятый c производства – авт.) оснащенный тяговой АКБ с такими вот твердотельными ячейками мог бы проезжать на одной зарядке 750 км вместо 300 км на обычной литиево-ионной батарее

Калифорнийская компания QuantumScape, основанная в 2010-м как дочерняя структура Стэнфордского университета (в число ее первых инвесторов входили венчурные фонды, поддерживаемые Биллом Гейтсом) и концерн Volkswagen Group, официально сотрудничают с 2012 года. В 2018-м они объявили о создании совместного предприятия, где концерн Фольксваген стал крупнейшим акционером, инвестировав $100 млн. Задачей СП VW-QS стала коммерциализация и массовое производство твердотельных аккумуляторов. У компании QuantumScape имеются ~200 патентов на актуальную технологию, что, безусловно, стало отличной базой для дальнейшего прогресса. Долгосрочной целью СП выступает постройка линии для крупносерийного выпуска аккумуляторов твердотельного типа, которую намечено запустить в 2024–2025 гг.

Биржевые котировки компании QuantumScape Corp. (QS.N) в период с ее IPO в сентябре 2020 года до ноября 2021-го

В 2020-м группа Volkswagen инвестировала дополнительные $200 млн и заявила о росте своего пакета акций в QuantumScape Corp. (биржевой индекс QS.N), что привело скачку ее акций (IPO произошло в конце сентября 2020-го) 22 декабря 2020 года до почти $132 за бумагу. Однако в январе 2021-го акции QS.N упали на 48% и, хотя, затем в феврале вновь выросли на 26%, а 8 марта совершили скачок вверх на 5,4%, но потом до августа их котировки снижались, а с сентября начался новый, хотя уже и не такой крутой рост. На 04.11.21 одна акция SQ.N котировалась по $31,56, чему явно способствовал положительный независимый тест на долговечность ячеек, переданных сертифицированной лаборатории Mobile Power Solutions (MPS) из Орегона. Дело в том, что результат ее тестирования неожиданно превзошел даже ранее заявленные самой QuantumScape показатели!

На фото показано тестовое оборудование с ячейками внутри

Твердотельные ячейки от QuantumScape оснащены анодом из лития, твердым керамическим сепаратором и катодом с неким фирменным органическим гелем внутри в роли электролита (разработчики называют эту структуру католитом).

Так, калифорнийцы заявляли о >80% остаточной емкости ячеек после 800 циклов заряда–разряда, а у MPS получился результат >90% после 800 циклов. Причем разряд и заряд шли в диапазоне от 0 до100% емкости током 1C, а это весьма жесткий режим работы для аккумуляторной ячейки. Для сравнения, обычные литиевые ячейки сохраняют 80% начальной емкости после 500–1500 циклов, ну а твердотельные элементы у конкурентов QuantumScape, по опубликованным данным аналогичных опытов, выдерживали от 20 до 1300 циклов, прежде потери 20% емкости. Так что разработка QuantumScape заняла достойное место в числе лидирующих по данной характеристике твердотельных ячеек.

Рендер Audi Project Artemis 2024 года

Первыми ячейки от QuantumScape Corp., скорее всего, появятся на BEV, разрабатываемых в рамках проектов Audi Artemis (дебют первого BEV данного подразделения намечен на 2024 год) и Volkswagen Trinity (2026 год, на заставке показан первый тизер), 

предположительно на новой платформе PPE (Premium Platform Electric).

Ранее (во второй половине 2010-х) Volkswagen Group уже неоднократно демонстрировал концепты с твердотельными аккумуляторами, а также тестировал батареи такого типа в неавтомобильных сферах, т.е. на производстве.

Среди инвесторов QuantumScape, помимо Volkswagen Group присутствует и крупный поставщик компонентов Continental, а также мощный китайский автоконцерн SAIC. Так что если серийное производство таких твердотельных АКБ все же удастся организовать, то потребители выстроятся в очередь. Завод для массового выпуска ячеек QuantumScape планируется построить в Германии и запустить ориентировочно в 2024 году.

Кстати, в числе компаний, ведущих исследовательские и опытно-конструкторские работы в том же «твердотельном» направлении в конце 2010-х числились: Toyota (консорциум в составе Toyota Motor, Denso и Aisin Seiki, образованный в 2017-м), Hyundai Motor (собственная разработка в своем исследовательском центре в Намьянге и даже планы по постройке опытно-промышленной линии по их выпуску), Bosch (занявшийся темой в 2015-м на основе разработок калифорнийского стартапа Seeo), Dyson (известный производитель бытовой техники, в 2017-м заявивший о создании электромобиля с таким типом АКБ, в который инвестируются), SF Motors (калифорнийский стартап, основанный в 2016-м, фактически как дочерняя структура китайской промгруппы Sokon Синхаz Чжана, и в 2017-м поглотивший еще один стартап InEVit, созданный ранее одним из основателей Tesla Мартином Эберхардом), Fisker (совместно с компанией Nanotech Energy) и Lagonda (возрожденный английской компанией Aston Martin бренд, в 2018-м переориентировавшийся на электромобили, которые в 2020-х также планировалось оснастить аналогичной АКБ).

Старший вице-президент Hyundai Ли Ки Санг еще в 2017-м прогнозировал, что в случае появления в начале 2020-х тяговых батарей нового поколения в промышленных масштабах к 2025-му доля электромобилей на рынке может составить не жалкие несколько процентов, а от 20−30% и вплоть до практически тотальных 90%. Жизнь как говорится «внесла свои коррективы» и запуск в производство и массовое распространение твердотельных аккумуляторов передвинулся примерно на пятилетку.

P.S. Такие показатели для тяговых аккумуляторов как удельная емкость в 0,5 кВт·ч/кг и объемная энергоемкость в 1 кВт·ч/л (отражающая какой объем такой аккумулятор будет занимать в электромобиле) во времена моей студенческой молодости в 1980-х считались, ну как бы настолько же несбыточными как и лелеемый рукотворный термоядерный синтез! И вот теперь о цифрах такого порядка говорят уже как о вполне достижимых следующим поколением аккумуляторов! И вот супераккумуляторы с такими сенсационными характеристиками оказались именно твердотельного типа.

P.P.S. Конечно, твердотельные аккумуляторные ячейки – не такое уж новое изобретение, к тому же после «твердотельной эйфории 2017–2018 гг.», когда казалось, что до начала их серийного и даже массового производства просто рукой подать (бизнес-планы всех тогдашних стартапов (см. выше) предполагали этого добиться как раз в 2020-22 гг.), в дальнейшем работа по ним несколько заглохла (точнее стала менее сенсационной). Тем не менее, удельные характеристики опытных образцов, в том числе и благодаря компании QuantumScape развиваются успешно. Впрочем, еще предстоит масштабировать эту технологию под применение в качестве тяговых АКБ для BEV и PHEV, а также наладить массовый выпуск по адекватным ценам.

Следите за новостями на портале www.rim3.ru

Загрузка