Как устроен твердотельный аккумулятор QuantumScape, который в 2 раза лучше батарей Tesla (видео)

Разработка калифорнийской компания QuantumScape имеет все шансы стать первой коммерчески жизнеспособной твердотельной литий-металлической батареей. Утверждается, что электромобили с таким аккумулятором смогут проезжать на 80% больше, чем с обычным, а заряжаться будут за 15 минут. Возможность

✔ Технологии стоят у истоков любого изобретения. Благодаря им появляются новые устройства и материалы. В этом разделе вы найдете информацию о самых интересных технологиях современного хайтек мира.

Разработка калифорнийской компания QuantumScape имеет все шансы стать первой коммерчески жизнеспособной твердотельной литий-металлической батареей. Утверждается, что электромобили с таким аккумулятором смогут проезжать на 80% больше, чем с обычным, а заряжаться будут за 15 минут.

Возможность создания литий-металлических батарей исследуется уже не первый год. Они могут хранить больше энергии чем традиционные аккумуляторы того же размера и веса благодаря использованию вместо жидкого раствора твердого электрода. Однако создание по такой технологии источника питания, который отвечал бы строгим требованиям по надежности, долговечности и безопасности, предъявляемым к батареям для электромобилей, оказалось сложной задачей.

QuantumScape заявляет, что решила все проблемы путем применения новой конструкции. Она подразумевает, что литий-металлический анод не устанавливается при изготовлении аккумулятора, а образуется на отрицательном токосъемнике из переходящих с катода ионов лития при протекании через батарею тока во время зарядки.

Еще одна важная особенность инновационной батареи — твердотельный керамический сепаратор. Он препятствует образованию дендритов — игольчатых наростов металла на аноде, которые могут становиться причиной короткого замыкания в батарее и возгорания.

Слева - обычная литий-ионная батарея, справа - твердотельная от QuantumScape

Разработчик заявляет, что плотность энергии в новых батареях в пересчете на объем составляет 1 кВт•ч/л. Это примерно в 4 раза больше показателя аккумулятора, используемого сейчас в Tesla Model 3. На каждый килограмм батареи QuantumScape приходится около 380–500 кВт•ч энергии, у Tesla — 260 кВт•ч. Кстати, Илон Маск говорил, что через 3–4 года его компания сможет добиться удельной плотности энергии 400 кВт•ч/кг.

Для зарядки литий-твердотельного аккумулятора QuantumScape с 0 до 80% потребуется всего 15 минут. Новая батарея может похвастаться и большим сроком службы — она способна сохранять более 80% от первоначальной емкости после 800 циклов перезарядок в стандартных условиях, что соответствует 386 тысячам километров пробега электромобиля.

Среди других преимуществ своей батареи QuantumScape называет хорошее сохранение работоспособности при температуре до –30°C и высокую пожаробезопасность. Последняя особенность достигается благодаря использованию негорючего керамического сепаратора, который предотвращает короткое замыкание даже при температурах, намного превышающих допустимые для современных литий-ионных аккумуляторов.

Разработка QuantumScape получила высокую оценку ученых, а сама компания уже заручилась серьезной финансовой поддержкой. В числе акционеров и партнеров фирмы фигурируют Билл Гейтс и Continental. Кроме того, она получила инвестиционное обязательство на сумму 300 миллионов долларов США от автоконцерна Volkswagen. Это значит, что у QuantumScape есть все необходимое для запуска серийного производства аккумуляторов, которые будут использоваться, помимо прочего, в электромобилях Volkswagen будущих поколений.