Inginerii americani şi cei sud-coreeni şi-au unit forţele pentru a pune în producţie bateriile printate 3D, cu stare solidă, care reduc costurile şi emisiile CO2 în jumătate

Despre bateriile cu stare solidă se vorbeşte foarte mult în ultimii doi ani, şi chiar azi mai devreme anunţam despre un acord între producătorul QuantumScape şi divizia de baterii a grupului VW, PowerCo, prin care ultimul va produce anual baterii cu stare solidă pentru până la 1 milion de maşini electrice din grupul VW, începând cu anul viitor. Dar iată că acum o altă companie dezvoltatoare de baterii cu stare solidă, Sakuu, din SUA, anunţă că inginerii săi vor face echipă comună cu sud-coreeni de la SK On pentru a produce baterii cu stare solidă prin metoda printării 3D, înjumătăţind astfel costurile şi emisiile CO2.

De ce vor toţi să producă cât mai repede baterii cu stare solidă la scară mare e absolut clar — electrolitul solid le permite puteri mult mai mari de încărcare, cu o minimizare până la absolut a depunerilor pe electrolit şi formării de dendrite în timp, ceea ce se traduce într-o durată de viaţă mult mai lungă, fără degradare. Acelaşi electrolit solid le permite să-şi menţină calităţile şi la temperaturi foarte joase. Baterii cu stare solidă există deja în producţia de serie, spre exemplu la producătorul francez Blue Soutions, care le livrează autobuzelor Mercedes e-Citaro. Chinezii au anunţat şi ei mai multe maşini cu asemenea baterii, dar multe din ele ori au lipsuri de informaţii, ori s-au dovedit a fi până la urmă cu stare semi-solidă.

Noile baterii, anunţate în ultimul timp, au evoluat foarte mult în parametri, faţă de cele folosite iniţial pe autobuze, care nu putea accepta puteri mari de încărcare din cauza unei structuri încă incipiente a electrolitului solid. Acum aceşti electroliţi sunt concepuţi pentru a permite exact dimensiunea potrivită de electroni să migreze între electrozi şi multe din baterii denotă deja şi 1.000 cicluri de încărcare fără degradări, ba unele chiar ajung şi la 2.000 cicluri, ceea ce ar corespunde cu 500.000-1.000.000 km parcurşi.

Ei bine, cei de la Sakuu au un rol dublu de inovatori în această industrie a bateriilor cu stare solidă — pe de o parte, ei au dezvoltat propria baterie cu stare solidă, numită Cypress Li-Metal, iar pe de altă parte ei au dezvoltat propria metodă de fabricare a bateriilor cu stare solidă, prin metoda printării 3D.

Bateria lor Cypress e una relativă obişnuită în compoziţia chimică, punând accent pe mult litiu concentrat, or, există şi baterii cu compoziţie care au exclus deja litiul din ecuaţie. În cazul Cypress, bateria e relativ similară în compoziţia electrozilor cu QuantumScape, spre exemplu, dar proporţiile exact nu sunt anunţate. Electrolitul e solid, dar Cypress nu menţionează foarte exact compoziţia exactă, anunţând totuşi că e o formulă patentată de ei. Parametrii finali atinşi de această baterie sunt impresionanţi, însă.

Bateria cu stare solidă Cypress are o densitate energetică de 800-850 Wh/litru de volum la nivel de celulă, deci e foarte similară cu QuantumScape şi aici. Puterea de descărcare susţinută poate fi de 3C, adică o putere în KW echivalentă cu produsul a 3 capacităţi de stocare în kWh. O baterie de 80 kWh ar putea furniza constant 240 kW putere, ceea ce nu e foarte mult aparent. Doar că în regim variabil, mai realist pentru o maşină care mai şi frânează sau merge şi constant, nu doar accelerează la putere maximă, bateria poate asigura o putere de 8C, dci 640 kW în cazul unei baterii de 80 kWh, iar asta înseamnă deja 850-850 CP. Iar pe perioade scurte, aceeaşi baterie poate livra 10C, adică 800 kW la o baterie de 80 kWh, ceea ce ar însemna 1.088 CP. Aceste cifre sunt deja foarte impresionante, fără îndoială.

Cei de la Sakuu spun că bateria lor cu stare solidă a fost testată la 1.000 cicluri de descărcare, de la 0% la 80% şi după 1.000 cicluri a ajuns la 84,5% capacitate rămasă. E. cifră mult mai bună decât bateriile obişnuite litiu-ion, mai ales dacă luăm în calcul că o mie de cicluri pot însemna până la 500.000 km parcurşi, însă degradarea e totuşi ceva mai mare decât la alte baterii cu stare solidă anunţate în ultima perioadă, care nu au 15,5% degradare ca aici, ci cifre cuprinse între 0 şi 5%.

E probabil ca acest parametru să poată fi îmbunătăţit printr-o compoziţie diferită, dar e mai posibil ca el să se datoreze metodei de fabricare a bateriilor, care e una ce are loc prin printare 3D, după cum spuneam, printr-un proces uscat, fără solvenţi, spre deosebire de alte baterii similare. Deci cei de la Sakuu au inventat metoda prin care pot asigura printarea 3D a foliilor de catod, anod şi electrolit solid prin printerele lor 3D, variind chiar şi compoziţia chimică a acestor componnte după cum se doreşte, ei putând printa baterii şi pentru alte companii care au compoziţie diferită. Scopul lor e să atingă un rezultat identic unui proces obişnuit de fabricare, cu solvenţi, dar să facă totul fără solvenţi fierbinţi şi evaporare energofagă, doar cu folosirea printerelor 3D care pot aplica materialele corect pe folii.

Ei au reuşit să demonstreze, de fapt, că această metodă de fabricare funcţionează, iar bateriile lor testate de 1.000 cicluri sunt demonstraţia elocventă. Marele beneficiu al acestei metode e că ea reduce cu 55% emisiile CO2 la nivel de proces şi cu 40% la nivel de fabrică producătoare de baterii, iar asta îi va permite maşinii electrice finale să aibă un impact mai mic de CO2 în perioada de fabricare, ajungând mai repede să fie mai ecologică decât altele. Şi acelaşi proces reduce şi costurile de fabricare cu 40-50%, ceea ce ar permite ca aceste baterii cu stare solidă să fie mult mai competitive, făcând în final ca şi maşinile care le-ar încorpora să fie mai competitive în preţ.

Având acest proces de fabricare elaborat şi testat şi dorindu-şi să-l scaleze, având totodată şi bateria cu stare solidă Cypress dezvoltată, care ar putea fi uşor perfecţionată, start-up-ul Sakuu, fondat în 2016 şi localizat în Sillicon Valley, şi-a unit acum forţele cu compania sud-coreeană SK On, care are o experienţă uriaşă de producţie de baterii, variind acum pe poziţiile 4-5 la nivel mondial printre producătorii de baterii. SK On furnizează baterii până şi celor de la Ferrari, pentru SF90 Stradale, 296 GTB şi viitorul model electric Ferrari, deci de acest parteneriat ar putea beneficia până şi acel prim model Ferrari.

Iar ideea parteneriatului e simplă şi reciproc avantajoasă — SK On are capacităţi imense de producţie şi inginerii săi pot cu siguranţă coopera cu cei de la Sakuu pentru a perfecţiona procesele şi compoziţia chimică a bateriilor pentru caracteristici şi mai bune, iar Sakuu vine cu inovaţia şi primeşte o infuzie majoră de bani şi potenţial de creştere, pentru că tehnologia sa va fi folosită şi produsă la scară mare. SK On are nevoie de inovaţia celor de la Sakuu, iar aceştia au nevoie de scara lor industrială imensă şi de accesul lor în rol de furnizor către producători auto. Iar această cooperare a inginerilor dintre cele două tabere poate accelera lucrurile astfel încât peste doar 1-2 ani bateriile cu stare solidă printate 3D să ia o răspândire la fel de rapidă şi accesibilă cum au devenit acum bateriile LFP. Un fapt e absolut clar — bateriile cu stare solidă sunt deja foarte aproape de implementare pe larg în maşinile electrice, şi sunt semne clare că ele vor fi şi foarte accesibile.