Inginerii din China au validat pentru producţia de serie o nouă baterie cu stare solidă, cu densitate identică celei de la Donut Lab

La începutul acestui an, finlandezii de la Donut Lab au zguduit întreaga industrie de baterii, din toată lumea, când au anunţat bateria lor minune cu stare solidă, care pretindea o densitate energetică de 400 Wh/kg, o temperatură de operare cuprinsă între -30°C şi +100°C, încărcare completă în 5 minute şi o durată de viaţă de 100.000 cicluri. Partea şi mai intrigantă era că finlandezii spuneau că bateria lor e gata de producţia de serie, fără a conţine litiu sau alte materiale rare în ea. La scurt timp după acel anunţ, a urmat un val de scepticism şi critici, inclusiv de la chinezi, dar şi de la oamenii de ştiinţă din Finlanda, din domeniul cercetării bateriilor. Chinezii, însă, s-au pus imediat pe treaptă în formă accelerată cu toate echipele de ingineri care aveau elaborări în domeniul bateriilor cu stare solidă, care au primit un boost uriaş de a-şi accelera elaborările, pentru a nu se lăsa întrecuţi. Între timp, marii producători chinezi au lansat şi noi generaţii de baterii LFP cu timpi de încărcare comparabili cu ceea ce pretind bateriile cu stare solidă, dar totuşi, acum încep să apară şi conturările acelor eforturi chinezeşti din domeniul bateriilor cu stare solidă. În timp ce primele teste cu bateria finlandeză de la Donut Lab au demonstrat rând pe rând că toţi parametri promişi au fost exageraţi enorm de mult şi realitatea e mult mai mediocră, o echipă de ingineri chinezi anunţa săptămâna trecută o baterie cu stare solidă care poate fi încărcată în puţin peste 3 minute şi are o densitate chiar mai mare, de 451 Wh/kg. Astăzi, însă, vorbim despre o altă echipă de ingineri, de la un producător pe nume Ganfeng, cu procese industriale mari, care a anunţat că a testat şi validat pentru producţia de serie o nouă baterie cu stare solidă de 400 Wh/kg, exact densitatea energetică a celor de la Donut Lab.

Imagini simbol

Inginerii Ganfeng au anunţat că ei au avansat elaborarea bateriilor cu stare solidă pe două căi simultan, cu două tipuri de anod — unul pe bază de siliciu şi carbon, iar altul pe bază de litiu metalic.

Ei bine, bateria de 400 Wh/kg în densitate energetică foloseşte compoziţia de siliciu-carbon pentru anodul său şi chinezii spun că, de fapt, densitatea energetică poate fi uşor variată, între 320 Wh/kg şi 480 Wh/kg, în funcţie de parametrii pe care se doreşte să se spună accent, precum putere mare de încărcare şi descărcare, capacitatea mai mare de stocare sau alţii, cu cifra de 400 Wh/kg ca o medie realistă pentru o baterie ce ar echilibra valori foarte bune cumulate pe aceeaşi celulă. Abordarea de a menţiona această variaţie este foarte realistă, şi confirmă ceea ce spun întotdeauna inginerii cu enormă experienţă în producţie de baterii — că orice baterie poate pune accent pe un singur parametru pe care să-l ducă la valori impresionante, dar pierde la alţi parametri, iar alegerea finală e întotdeauna rezultatul unei analize atente a unui echilibru pe care ţi-l doreşti pentru producţia de serie, şi a longevităţii bateriei pe care o creezi.

Ingineri de la Ganfeng au anunţat că ei au făcut peste 1.100 de cicluri de încărcare şi descărcare în testele lor cu baterii cu 320 Wh/kg şi rata de degradare a acestor e minimă, ceea ce validează tehnologia pentru producţia de serie. Deci, inginerii chinezi spun cât se poate de clar că bateria lor cu stare solidă de 320 Wh/kg a trecut deja toate validările de teste îndelungate pentru producţia de serie şi ar putea fi plasată foarte curând în această producţie, însă ei îşi doresc să plaseze în producţia de serie versiunea de 400 Wh/kg cu aceeaşi compoziţie, pentru a avea parametrii superbi pe care şi-i doresc.

Astfel, bateria de 400 Wh/kg e încă în proces de testare şi validare, în timp ce bateria de 480 Wh/kg e în proces de echilibrare a compoziţiei şi construcţiei sale, pentru a obţine densitatea maximă impresionantă, dar pentru a reuşi să i se păstreze şi valori decente ale puterii de încărcare şi descărcare.

Prin urmare, inginerii Ganfeng au deja validată versiunea de 320 Wh/kg, muncesc intens la validarea celei de 400 Wh/kg pentru plasare în producţie de serie şi calibrează compoziţia celei de 480 Wh/kg, pentru a o trece şi pe aia prin proceduri de testări îndelungate.

Cele 1.100 cicluri validate, dacă le raportăm la standardul de 500 km între încărcări, aplicat frecvent în industrie, ar însemna 550.000 km durată de viaţă. Doar că inginerii n-au menţionat că după 1.100 cicluri bateria n-ar mai fi utilizabilă, ci că atâtea cicluri au reuşit să teste până în prezent. Deci, durata de viaţă de facto ar putea fi mult mai lungă.

Pentru cea de-a doua compoziţie, cu anod de litiu metalic, inginerii spun că elaborări sunt la o etapă ce mai necesită teste şi validări, dar aceştia au aprobat producţia unei partide mici de baterii de test în laboratoarele lor, pentru a testa şi procesul de fabricare, şi durabilitatea bateriei. Partea cea mai impresionantă e că anodul diferit îi permite acestei baterii cu stare solidă să atingă o densitate energetică de 500 Wh/kg, ceea ce ar fi cu mult peste bateria Donut Lab.

Inginerii folosesc litiu, aşadar, sub forma unor folii foarte subţiri şi concentrate, iar în catod, din câte înţelegem, de foloseşte o concentrare mare de nichel, pe lângă mangan şi aluminiu, dar în rezultat se obţine această densitate energetică gravimetrică mare. Partea cea mai curioasă din această prefaţare a noi baterii e că celulele ar urma să fie foarte mici, cu o capacitate de doar 10 Ah, în timp ce celulele baterilor litiu-ion moderne au de obicei capacităţi cuprinse între 50 şi150 Ah. Prin urmare, e foarte posibil ca inginerii chinezi să fi recurs la o dimensionare atât de redusă a celulele pentru a contracara efectele adverse ale bateriilor cu stare solidă, precum creşterea de volum la încărcare şi asigurarea unei presiuni interne bune, pentru a păstra conductivitatea între electrolit şi electrozi.

La doar 10 Ah şi o tensiune obişnuită de 3,7-3,8 V, o asemenea celulă de baterie ar cântări cam 75 grame, iar ca dimensiune, „plicul” acestei celule ar trebui să aibă cam 7-10 cm lungime şi 4-7 cm lăţime. Aceste dimensiuni sunt simţitor mai mici decât alte celule cu stare solidă elaborate în lume, deci.

Şi acum avem o ultimă parte intrigantă, or, aşa cum spuneam, echipa de ingineri care a anunţat aceste baterii e cea de la Ganfeng, o companie despre care mulţi dintre noi am putea să nu fi auzit niciodată. Dar, de fapt, Ganfeng e una din cele mai mari companii procesatoare de litiu din China şi din lume, care are şi mine de litiu, şi linii industriale gigantice de rafinare a sărurilor de litiu şi procesare e litiului pentru a-l aduce la starea de materie primă pentru producţia de baterii.

Ganfeng e o companie atât de gigantică, încât are mine nu doar în China, ci şi participări în acţionariatul unor mine din ţări precum Mexic, Mali, Australia şi Argentina. Iar marea putere tehnologică şi industrială a acestei companii e în capacitatea sa imensă de rafinare a litiului. Efectiv, Ganfeng e una din companiile care au făcut ca întreaga industrie din China să poată domina în producţia de baterii, având acces şi la minereuri brute şi la materie primă procesată performant. Cei de la Ganfeng, prin urmare, îşi livrează materia primă către o mulţime de alţi producători de baterii şi producători auto — de la CATL şi LG Energy Solutions până la BYD, Tesla şi alţi producători auto.

Prin urmare, ceea ce vedem azi nu mai e elaborarea unei mici echipe de ingineri din mediul academic, ci a unei echipe de ingineri din industria funcţională şi performantă de baterii, a căror eforturi de creare şi testare a acestei baterii sunt concentrate din start pentru pragmatism şi aducerea în producţia de serie, nu doar nişte declaraţii frumoase de PR.

Am putea spune, deci, că cei de la Donut Lab au trezit marele urs din industrie, care şi-a inclus în acţiune toată forţa sa industrială şi logistică pentru a crea baterii cu stare solidă şi a le pune în producţie înainte ca cei de la Donut Lab să-şi termine seria lor de filmuleţe cu dezvăluiri lente.

Şi ceea ce s-a urnit din loc acum va avea un efect de propagare în întreaga industrie chineză, întrucât tot Ganfeng e furnizor de compuşi chimic pentru alte echipe chinezeşti ce elaborează baterii cu stare solidă, inclusiv cei de la Dongfeng, care anunţau încă iarnă teste cu baterii cu stare solidă la temperaturi de până la -40°C. Prin urmare, aici avem de-a face cu elaborări ale unei companii care acţionează ca un întreg schelet structural al întregi industrii chinezeşti.