Массовость твердотельных батарей поставлена под сомнение

Твердотельные батареи несут больший запас энергии на единицу массы. Они вовсю осваивают микроэлектронику (на снимке как раз миниатюрная полностью керамическая перезаряжаемая ячейка TDK CeraCharge). А в автомобильной сфере они ещё экзотика, хотя попытки внедрения были.

Выходец из Теслы Джин Бердичевски, ныне генеральный директор калифорнийской компании Sila Nanotechnologies, назвал твердотельные батареи «ложной надеждой». Несколько обескураживающий тезис, учитывая огромное внимание к этому подвиду литиевых аккумуляторов со стороны крупных игроков.

Компетенция Sila Nanotechnologies — перспективные материалы для аккумуляторов, в том числе электроды.

Напомним, в твердотельных батареях применяются не только твёрдые электроды, но и твёрдый электролит, в отличие от жидкого электролита или геля в классических литий-ионных ячейках. Бердичевски считает, что трудности с твердотельной технологией (рост дендритов на электродах, микротрещины в электролите) в обозримом будущем преодолены не будут, а вот более традиционные литиево-ионные аккумуляторы ещё удивят. Их ждут рост удельных параметров и снижение цены в массовом производстве.

У выбора типа ячеек есть экономическая составляющая. Крупные аккумуляторные заводы и ряд ещё намеченных к постройке заточены под литиево-ионные блоки. Массовый переход на твердотельные потребует замены большой части оборудования, тем самым обесценит уже сделанные инвестиции. (По часовой стрелке: Tesla в Неваде, CATL в Ниндэ, SK в Джорджии.)

В исследовательской работе, написанной Бердичевски вместе с техническим директором Sila Глебом Юшином, утверждается, что катоды из фторидов металлов или серы в сочетании с анодом из кремния дадут отличные результаты. В том числе они якобы помогут снизить стоимость литиевых ячеек для массового рынка. На заре литиевой технологии в 1991-м ценник составлял $4000 за киловатт-час, к 2007 году он упал до $200 с небольшим, сейчас это около $150, а боссы Sila Nanotechnologies предсказывают $50 к 2030 году и $30 к 2040-му.

Доказательство того, что твердотельные батареи в автопроме могут быть серийными: сегодня представлен электробус Mercedes-Benz eCitaro G. Покупателям дан выбор между литиево-ионными батареями последнего поколения (NMC) или твердотельными. Первые выигрывают по скорости зарядки, а их ёмкость равна 396 кВт•ч, вторые не особо быстро заряжаются, зато их ёмкость достигает 441 кВт•ч!

Интересно, насколько оценка Sila верна. Ведь в твердотельные батареи вложено немало средств. Исследования и совместные проекты в этой области затеяли такие гиганты, как Toyota и Volkswagen, но их последние батарейные модели всё же полагаются на более традиционные литиево-ионные ячейки. Фирма Fisker интенсивно работала над твердотельными аккумуляторами, но до готовности их ещё не довела. Так что запускать свою линейку серийных электрокаров, видимо, будет без них. На твердотельные аккумуляторы очень рассчитывала компания Dyson, но весь её автомобильный проект попал под нож. Кажется, не унывают лишь китайцы: серийный седан Enovate ME-S в 2021 году должен выйти на рынок именно с твердотельной батареей.

Источник