QuantumScape a furnizat primele baterii cu stare solidă de test producătorilor auto şi anunţă startul producţiei de serie în acest an, cu parametri impresionanţi

Concurenţa intensă care s-a atestat în a doua jumătate a anului trecut pe filiera bateriilor cu stare solidă ia o amploare şi mai interesantă acum. Dacă acum câteva zile chinezii de la IM anunţaseră lansarea unei versiuni de top pentru modelul L6, care ar avea baterii cu stare solidă, deşi anterior se considera că densitatea energetică mai redusă a acestor ar fi mai degrabă potrivită maşinilor mai mici deocamdată, iată că acum şi compania QuantumScape, deţinută parţial de VW, anunţă că a livrat primele prototipuri de baterii cu stare solidă mai multor producători auto, pentru ca aceştia să le poată testa pe propriile maşini. Mai mult ca atât, QuantumScape anunţă că planifică plasarea în producţia de serie a noilor baterii deja în a doua jumătate a acestui an!

Momentul marcat acum este de o importanţă imensă, întrucât vine la pachet cu multe evoluţii pe care au trebuit să le facă inginerii QuantumScape, pentru a putea livra aceste baterii producătorilor. Anterior, la început de ianuarie, cei de la QuantumScape au anunţat rezultatele testelor interne de peste doi ani cu celulele bateriilor cu stare solidă, iar acele baterii trecuseră peste 1.000 cicluri, echivalentul a peste 500.000 km parcurşi de o maşină electrică modernă, având o degradare mai mică de 5%! Deci, o maşină electrică, cu asemenea baterii cu stare solidă QuantumScape ar avea încă 95-96% din capacitatea bateriei păstrată după jumătate de milion de kilometri parcurşi.

Iar datorită faptului că electrolitul bateriilor QuantumScape e unul solid, realizat dintr-o folie de ceramică, aceste baterii sunt mult mai puţin susceptibile în a-şi schimba caracteristicile la temperaturi foarte joase sau foarte înalte, păstrând practic aceeaşi putere şi la -30 sau -40 grade Celsius, putându-se încărca fără probleme la puteri mari şi făcând toate astea fără a fi afectate, întrucât ceramica nu devine mai vâscoasă la frig şi nu îşi schimbă permeabilitatea faţă de electroni. Aşa că, atunci când aceste baterii vor ajunge pe primele modele electrice din viaţa reală, poate la sfârşitul acestui an sau la începutul anului viitor, acele maşini vor schimba puternic regulile jocului şi vor avea un comportament cu totul diferit pe timp de iarnă.

Foto: Aşa arată electrolitul din folie ceramică al bateriilor QuantumScape

Practic, vom spune adio legendelor încă adevărate că maşinile electrice îşi pierd drastic din autonomie iarna, sau că se încarcă mult mai lent, sau că bateriile nu pot elibera puterea maximă necesară motoarelor pe timp de ger!

Am vorbit mai sus şi despre evoluţii pe care inginerii QuantumScape au trebuit să le facă, ca să livreze acum baterii finale producătorilor auto. În etapele de teste de până acum, inginerii de la QuantumScape testaseră celule de baterii sunt forma acelor renumite pachete aproape plate, iar modulele începuseră să aibă tot mai multe asemenea pachete puse alături într-un modul. Se ajunsese până la 10 la 24 de asemenea pachete, iar consistenţa lor şi integrarea cât mai compactă în module finale e importantă pentru densitatea energetică finală a bateriei, atât în volum, cât şi în kilograme.

Acum cei de la QuantumScape au reuşit deja modularea finală a celulelor acestor baterii, numite Alpha-2, dar şi a blocurilor finale care să le încorporeze, aşa cum ar trebui ele să arată pe maşinile de producţie. Aceste blocuri finale poartă numele de prototip QSE-5. Sunt deocamdată nişte denumiri codificate, dar e important că toate aceste baterii au evoluat de la nişte pliculeţe individuale la module mari care pot fi integrate deja în carcasa unei maşini electrice.

Bateriile cu stare solidă pot fi de cel puţin două tipuri dezvoltate intens acum — cu litiu în componenţa lor, având uneori chiar mai mult litiu pe unitate de volum decât cele litiu-ion cu electrolit obişnuit, şi pe bază de sodiu, precum cele dezvoltare de Northvolt, unde nu doar că electrolitul e solid, dar litiul, cobaltul şi manganul e înlocuit total cu sarea şi fierul super răspândite în lume. Acolo progresul e şi mai mare, pentru că nu mai e nevoie de extracţia materialelor rare. La QuantumScape, însă, vorbim deocamdată de baterii care au litiu în ele, însă dau avantajul electrolitului ceramic superb, care le face cu stare solidă şi extrem de flexibile la puteri uriaşe de încărcări, rezistenţă în timp şi rezilienţă la temperaturi extreme.

Ei bine, inginerii QuantumScape au anunţat că au folosit noi utilaje de înaltă precizie la fabricarea acestor noi baterii cu stare solidă, livrate acum producătorilor, iar ceea ce au reuşit să producă îi face optimişti că vor putea atinge o densitate energetică de circa 800 Wh/l în carcasa finală a bateriei cu asemenea celule cu stare solidă. Nu se anunţă kilogramele, ci doar volumul în litri. Însă asta ne permite să facem nişte calcule.

Un litri de volum înseamnă un cub cu dimensiuni de 10 cm pe fiecare latură. Deci o baterie de o asemenea mărime ar avea 0,8 kWh capacitate de stocare, ceea ce deja intuitiv ne spune că e o densitate energetică foarte bună. Deja acum cele mai performante baterii au între 245 şi 450 Wh/litru, şi doar unele prototipuri pretind mai mult, până spre 1.000 Wh/l. Însă densitatea de 800 Wh/litri ne permite să calculăm capacitatea unei baterii mari de pe un sedan de 5 metri lungime şi 3 metri ampatament, un segment foarte popular în prezent. La 3 metri ampatament, o baterie ar avea cam 2,4 metri lungime, circa 1,2 metri lăţime şi circa 0,1 metri înălţime. Asta înseamnă 240 cm x 120 cm x 10 cm = 288 litri volum. Iar la 0,8 kWh pentru fiecare litru de volum, înseamnă că o asemenea baterie ar avea 230 kWh capacitate brută de stocare!

Acum nu e obligatoriu ca acea baterie să fie la fel de mare, mai ales dacă va putea fi încărcată la puteri mult mai mari. Asta înseamnă că a poate fi mult mai mică — să aibă de exemplu 7 cm înălţime în loc de 10, sau să aibă 1,8 metri lungime în loc de 2,4 — iar capacitatea finală de stocare va fi oricum excelentă. Deci, dacă se ajunge în producţie cu o asemenea densitate energetică, acest baterii cu stare solidă QuantumScape au toate şansele să facă multiple revoluţii tehnologice simultan!.