QuantumScape dostarczył dane półprzewodnikowe. Ładuj 4 C, wytrzymaj 25 C, 0->80%. w 15 minut

QuantumScape, startup zajmujący się opracowywaniem ogniw ze stałym elektrolitem, chwalił się parametrami swoich ogniw. Ich możliwości są imponujące: umożliwiają ładowanie w temperaturze 4°C, wytrzymują do 25°C, oferują gęstości energii w przedziale 0,3-0,4 kWh/kg i około 1 kWh/l. JB Straubel, współzałożyciel Tesli, postrzega to jako przełom.

Ogniwa półprzewodnikowe QuantumScape w samochodach Volkswagena po około 5 latach?

Spis treści

• Ogniwa półprzewodnikowe QuantumScape w samochodach Volkswagena po około 5 latach?
  • Ładowanie w temperaturze 4 C bez obniżania wartości znamionowych
  • Ponad 800 cykli pracy z ~ 10% degradacją
  • W końcu linki do samolotów?
  • минусы

QuantumScape zasłynął w przeszłości dwukrotnie: raz, gdy Volkswagen stał się głównym udziałowcem firmy, a drugi raz, gdy JB Straubel, współzałożyciel Tesli, został członkiem zarządu. Teraz zrobiło się głośno po raz trzeci: firma opublikowała wyniki swoich badań. Są imponujące z wielu powodów: wykazano, że komórka o normalnej wielkości pracowała w normalnej temperaturze (30 stopni Celsjusza), a wyniki są odtwarzalne.

Ceramiczna klatka QuantumScape to elastyczna płytka wielkości karty do gry. W prawym górnym rogu widać prezesa firmy, Jagdeep Singh (c) QuantumScape.

O czym gadamy? Ogniwa QuantumScape to ogniwa litowe, które wykorzystują stały elektrolit zamiast ciekłego elektrolitu, bez oddzielnej anody. Ich anoda składa się z jonów litu podczas ładowania (Li-metal). Kiedy ogniwo jest rozładowane, jony litu trafiają do katody, anoda przestaje istnieć.

Schemat strukturalny nowoczesnego ogniwa litowo-jonowego (po lewej) i ogniwa QuantumScape. W klasycznym ogniwie wychodzącym od góry mamy elektrodę, anodę grafitowo-krzemową, porowatą membranę, katodę źródła litu oraz elektrodę. Wszystko to zanurzone jest w elektrolicie, który ułatwia przepływ (c) jonów QuantumScape.

Ładowanie w temperaturze 4 C bez obniżania wartości znamionowych

Kluczowym postępem jest możliwość ładowania ogniw QuantumScape do 4°C bez ich niszczenia. Nie ma degradacji, ponieważ elektrolit ceramiczny umożliwia przepływ jonów litu, ale nie pozwala na wzrost dendrytów litu. 4 C oznacza, że ​​przy baterii 60 kWh osiągniemy moc ładowania 240 kW, przy 80 kWh już 320 kW itd.. Jednocześnie do 80 proc. naładujemy w 15 minut, więc średnia moc ładowania nie będzie dużo niższa od maksymalnej – wyniosą odpowiednio 192 i 256 kW.

Takie uprawnienia zamienią się w uzupełnianie zasięgu z prędkością +1 km/h, tj. +200 km / min... Piętnastominutowy postój na rozprostowanie kości i toaleta da Ci około 300 kilometrów lub ponad 200 kilometrów autostrady.

Ciekawa jest również możliwość znacznej „dostosowania” komórek. Firma pochwaliła się testami do 25 C. Zakładając, że będziemy używać „tylko” 20 C, samochód z baterią 60 kWh wytrzyma strzały o mocy 1,2 MW!

Ponad 800 cykli pracy z ~ 10% degradacją

Kolejną wielką zaletą ogniw QuantumScape jest ich wysoka cykliczność. Z łatwością osiągają szacowane 800 cykli (praca = pełne naładowanie i rozładowanie) w temperaturze 1°C i obiecują jeszcze większą trwałość przy niższej mocy - a tę drugą można znaleźć w pojazdach elektrycznych.

Wydawać by się mogło, że 800 cykli pracy to niewiele, ale jeśli ustawimy tę wartość na maszynie, otrzymamy duże liczby. Załóżmy, że mamy ogniwa QuantumScape zmontowane w akumulator o pojemności 60 kWh. Taka pojemność pozwala bez problemu przejechać ponad 300 kilometrów. 800 cykli pracy to przebieg co najmniej 240 tysięcy kilometrów (wykres powyżej).

Przy takim przebiegu elementy nadal zachowują około 90 procent swojej pojemności, dzięki czemu pozwalają przejechać nie więcej niż 300 kilometrów, ale tylko 300 kilometrów bez doładowania! Jeśli degradacja liniowa będzie się utrzymywać, o czym jeszcze nie wiemy, na 480 80 kilometrach osiągniemy około XNUMX procent mocy i tak dalej.

Dodajemy, że dziś sygnałem do wymiany lub naprawy akumulatora jest pojemność około 65-70 procent pierwotnej pojemności.

W końcu linki do samolotów?

JB Straubel, współzałożyciel Tesli, a obecnie członek zarządu QuantumScape, postrzega osiągnięcie firmy jako przełomowe.... Podkreśla, że ​​takie nagłe skoki napięcia nie są zbyt częste, a Tesla mierzył postęp w jednocyfrowych procentach w ostatnich latach. Prezentacje innych startupów skupiały się zwykle na wybranych parametrach, pomijały inne, natomiast QuantumScape pokazywał szereg pomiarów dotyczących zarówno trwałości, jak i obciążenia oraz wytrzymałości.

Jego zdaniem nowe elementy mogłyby pozwolić na stworzenie samolotu elektrycznego o znanych nam zasięgach.

минусы

Żaden z obrazów nie przedstawia naładowanych komórek QuantumScape. Sądząc po animacji, są bardzo spuchnięte. Różnica wydaje się być co najmniej 2-3 razy większa niż w przypadku ogniw litowo-jonowych z anodami grafitowymi, co może być ograniczeniem przy tworzeniu akumulatorów o dużej pojemności.

Warto zobaczyć (prawie 1,5 godziny materiału):

Zdjęcie otwierające: QuantumScape (c) Wygląd komórek QuantumScape

To może Cię zainteresować: