După doi ani de teste, inginerii QuantumScape au dezvăluit bateria cu stare solidă QSE-5, pentru maşini electrice, anunţând şi parametrii ei de serie

QuantumScape e una din companiile care au avansat cel mai mult în conceperea, testarea şi pregătirea pentru producţia de serie a bateriilor cu stare solidă ultra-performante, destinate maşinilor electrice. La începutul acestui an, inginerii QuantumScape anunţau că au reuşit să testeze noua lor baterie cu stare solidă pentru un număr de cicluri echivalent cu 500.000 km, şi ea a manifestat doar 5% degradare, iar în martie aceeaşi echipă anunţa că a furnizat deja primele baterii de test către mai mulţi producători auto, pentru ca aceştia să le poată testa pe modelele care le au în dezvoltare. Deja atunci QuantumScape anunţa că au reuşit modularea bateriilor în unităţi numite Alpha-2, care vor fi integrate în module numite QSE-5. Se promitea pregătirea către producţia de serie către sfârşitul acestui an, iar acum inginerii declară că bateriile au fost definitivate până la caracteristici de serie şi sunt gata să înceapă fi produse în serie!

În martie inginerii anunţaseră nişte parametri preliminari, precum densitatea energetică de 800 Wh/litru. Acum, însă, cei de la QuantumScape au anunţat mult mai mulţi parametri, menţionând un lucru foarte important, şi anume că în prezent aproape la fiecare câteva zile vedem titluri noi despre noi baterii dezvoltate, cu parametri record, dar aproape niciodată nu vedem date complete şi un context care să dea continuitate. Cei de la QuantumScape, după doi ani de testări şi perfecţionări a bateriilor lor au ajuns la etapa în care pot vorbi cu cifre exacte şi clare despre tot ce au elaborat.

Foto: Celula QSE-5 de serie, (stânga), faţă de prototip (dreapta)

Densitatea energetică la nivel de celulă va fi de 844 Wh/litru, deci o baterie de 40 cm lăţime, 10 cm înălţime şi 80 cm lungime, spre exemplu, ar aduna un volum de 32 litri şi ar avea 27 kWh capacitate de stocare. O baterie de maşină electrică poate avea şi 2 metri lungime sau chiar mai mult şi 1 metru lăţime, la aceeaşi 10 cm înălţime, iar asta ar însemna deja 200 litri volum şi o capacitate de 168,8 kWh! Probabil nici n-ar fi nevoie de o baterie atât de mare deja!

QuantumScape anunţă şi densitatea energetică gravimetrică, adică raportată la greutate, iar aici cifra e de 301 Wh/kg. Deci, o baterie uzuală actuală de 65 kWh, spre exemplu, ar cântări doar 216 kg! O baterie uriaşă, ca şi cea de 168 kWh, ar cântări 558 kg, mai puţin decât cântăresc azi bateriile de talie medie. Dar cu 168 kWh putem vorbi deja de autonomie oficială de 1.200 km şi una reală de 1.000 km!

Inginerii QuantumScape spun că de cele mai multe ori, când sunt anunţate densităţi energetice record, sunt făcute nişte calcule teoretice şi proiecţii pe baza unor celule experimentale, cu un aranjament teoretic, care nu prea ţine cont de elementele structurale ale unui cadru adevărat pentru producţia de serie sau a unor elemente adiţionale. Cifrele anunţate de QuantumScape, însă, sunt raportate la întreaga carcasă de baterie, întrucât inginerii au deja şi celulele, şi carcasele proiectate, şi toate elemente adiţionale. Iar asemenea parametri raportaţi la întreaga baterie sunt absolut formidabili, cu mult peste cele mai performante baterii din maşinile electrice de serie de azi. Doar capacul final superior, care va conţine şi elemente de management termic, nu e inclus în calculele de greutate.

O altă caracteristică despre care puţini ştiu e că bateriile îşi schimbă volum atunci când sunt încărcate, faţă de atunci când sunt descărcate. La baterii obişnuite litiu-ion NMC aceste schimbări sunt mici, însă la cele cu stare solidă pe bază de litiu, schimbările pot fi substanţiale, ele fiind mult mai „umflate” când sunt încărcate. De asta, multe alte companii măsoară volumul la 30% stare de încărcare sau la 0%, pentru a avea volum mai mic şi a indica o densitate volumetrică mai bună. Cei de la QuantumScape au dat cifrele de mai sus, însă, pentru starea de 100% încărcare a bateriei.

Datorită acestei caracteristice de schimbare de volum, carcasa bateriei trebuie să facă faţă unei variaţii de presiune specifice, iar celulele QSE-5 sunt proiectate să reziste la 3,4 atmosfere.

Ceea ce e la fel de interesant e că electrolitul separator a fost uşor modificat acum, conţinând ceramică, ceea ce i-a permis celulei să-şi sporească densitatea energetică. Amintim, aici vorbim de baterii cu stare solidă, care nu mai electrolit lichid sau gel, ci solid, iar astfel devin aproape imune la un diapazon mai larg de temperaturi şi la formarea de dendrite şi degradarea în timp.

QuantumScape spune că acum, că bateriile sunt gata, în anul 2025 va avea loc şi plasarea în producţia de serie, din octombrie 2024 încoace testându-se partide mici de baterii produse. Grupul VW a producătorul care aşteaptă cel mai mult aceste baterii, întrucât e şi investitor în QuantumScape, dar aceste baterii au fost trimise către 15 producători auto pentru teste, deci s-ar putea să le vedem în mult mai multe mărci de maşini. Iar odată cu ele, se a face cu adevărat simţită revoluţia adusă de bateriile cu stare solidă în lumea maşinilor electrice.