O echipă de ingineri din China a anunţat crearea unei baterii cu stare solidă ce poate fi încărcată în doar puţin peste 3 minute, având o densitate energetică record

Industria bateriilor a fost zdruncinată din rădăcini la începutul acestui an, când finlandezii de la Donut Lab au anunţat brusc că ei au deja prima baterie cu stare solidă, gata de producţia de serie, la o scară de GWh. Doar că între timp, cei de la Donut Lab au tot publicat informaţii foarte limitate despre ea, şi în această epopee de informaţii aproape fiecare parametru promis iniţial s-a dovedit a fi puternic exagerat, după cum analizam într-un articol de acum o săptămână. Ei bine, şi iată că în timp ce cei de la Donut Lab tot dezvăluie cu zgârcenie informaţii ambigue, fără a avea încă o producţie la scară mare demarată, o echipă de ingineri chinezi a şi anunţat crearea propriei baterii cu stare solidă, care depăşeşte parametrii pretinşi ai bateriei finlandeze. Mai exact, bateria chinezească poare fi încărcată în doar puţin peste 3 minute şi are o densitate energetică record.

Imagini simbol

Echipa care a elaborat noua baterie vine de la Academia de Ştiinţe din China şi de la Laboratorul Naţional de Ştiinţă a Materialelor Shenyang. Şi spre deosebire de finlandezi, chinezii au publicat tot din start — compoziţia exactă a bateriei lor, rezultate documentate de laborator, avizate după standardele ştiinţifice şi toţi parametrii importanţi, fără secretomania celor de la Donut Lab.

Electrolitul solid e compus dintr-un polimer, care are la bază fluorură de poliviniliden — un compus recunoscut pentru durabilitate, rezistenţa legăturilor chimice şi stabilitatea sa termică. În acelaşi timp, materialul permite o conductivitate ionică excelentă şi a fost până acum unul din cele mai studiate de echipele care elaborau baterii cu stare solidă tocmai datorită acestor caracteristici.

Totuşi, inginerii chinezi au observat şi vulnerabilităţile pe care le indica acest material până acum, sub acţiunea ciclurilor continue şi au decis să înlocuiască solventul folosit în prepararea materialului, care determină formarea legăturilor mai strânse în acest material, după care se evaporă, lăsând o structură mult mai durabilă.

Anodul bateriei e realizat din litiu, amplasat sub forma unui strat fin. Catodul e unul relativ cunocut de pe unele baterii litiu-ion, cu electrolit lichid. Mai exact, acest catod e cunoscut ca NMC811, ceea ce înseamnă că are 80% nichel, 10% mangan şi 10% cobalt, combinaţia fiind cunoscută ca una capabilă de a spori considerabil densitatea energetică.

Aşadar, inginerii au folosit metale relativ mai rare din bateriile litiu-ion NMC, inclusiv litiul propriu-zis, spre deosebire de finlandezi, care spuneau că bateria lor nu are nici litiu, nici un alt material rar, dar totul ezitau să spună ce conţine ea atunci.

Însă cercetătorii chinezi au venit şi cu prezentarea rezultatelor de măsurări profunde şi teste, testând noua lor baterie în 700 cicluri de încărcare şi descărcare la putere maximă. Alegerea catodului i-a permis ca bateria să opereze la o tensiune de 4,7V, iar cele 700 de cicluri de încărcare au avut loc la putere de maxim absolut, pentru forţarea la maxim a bateriei şi urmărirea degradării ei.

Iar puterea maximă aici e de 20C, adică echivalentul în kW a 20x a capacităţii de stocare în kWh. Dacă o baterie din asemenea celule ar avea 50 kWh capacitate, 20C reprezintă 2 x 50 kW şi asta înseamnă 1.000 kW sau 1 MW putere de încărcare. Dacă bateria are 100 kWh capacitate, atunci ea poate accepta 2 MW putere.

Rata de 20C înseamnă că la o asemenea putere întreaga capacitate a bateriei poate fi încărcată de 20 ori mai repede decât 1 oră, adică 3 minute. Bineînţeles, în fazele finale ale încărcării puterea creşte, şi de facto timpul de încărcare depăşeşte 3 minute, dar pentru intervalele avea relevante de 10-97% sau de 0-90% bateria încă poate rămâne la un timp de sub 4 minute.

Foto: Bateriile Donut Lab

După 700 cicluri de încărcare, bateria şi-a păstrat 81,9% din capacitatea iniţială, suferind efectiv o degradare de 18,1%. Nu e tocmai promisiunea aia perfecţionistă a unor baterii cu stare solidă care rezistă milioane de kilometri sau, aşa cum promiteau finlandezii, să reziste 100.000 cicluri. Doar că şi la finlandezi, după 3 luni de teste reale, bateria a degradat deja cu 13%, deci de la teorie la practică lucrurile s-au schimbat. Dar e importantă să compară şi puterea de încărcare mult mai mare, or, dacă finlandezii promiteau 11C, aici testele au avut loc la 20C.

Foto: Testele finlandeze cu bateria lor

La densitatea energetic, bateria chinezească a depăşit-o pe pretinsa baterie finlandeză, care declara 400 Wh/kg. Noua baterie din China are 451,5 Wh/kg la nivel de celulă, măsurată cu exactitate, cu metodologie clară. La nivel de volum, celula în formă de plic i-a permis noii baterii să atingă o densitate de 1.070,1 Wh/l.

Şi, pe lângă asta, chinezii au făcut şi câteva teste de siguranţă, inclusiv testul de perforare a bateriei cu un ac, în care ea a rămas stabilă termic şi n-a degenerat în vreun scenariu nedorit.

Echipa chineză nu promite încă plasarea în producţie a noii baterii, dar documentarea atât de detaliată a ei le dă un exemplu finlandezilor despre cum poate fi prezentată o elaborare. Şi mai ales atunci când pretinzi că ai lansat ceva atât de revoluţionar, cum o făceau cei de la Donut Lab, nu te poţi ascunde la nesfârşit după informaţi obscure, pentru că-ţi pierzi credibilitatea. Or, până când Donut Lab va tot publica mici stropi de informaţie, chinezii au toate şansele să aibă deja o baterie mult mai performantă în producţia de serie, tăcând şi făcând mai multe.