O echipă de ingineri din China a obţinut o degradare dezamăgitoare a bateriilor cu stare solidă după doar 350 cicluri, spulberând unul din parametrii definitorii

După ce la începutul acestui an tehnologia bateriilor cu stare solidă părea că a obţinut un imbold neaşteptat de la finlandezii de la Donut Lab, care anunţaseră o baterie cu parametri prea frumoşi ca să fie adevăraţi, în ultimele săptămâni bateriile cu stare solidă au parte de un val de ştiri pesimiste, în care speranţele sunt spulberate sau cel puţin amânate pentru foarte mult timp. O investigaţie profundă a revelat că bateria Donut Lab nu prea există în realitate, fiind bazată pe promisiuni false, iar finlandezii n-au prezentat vreo dovadă indubitabilă care să nege aceste descoperiri. Şefa BYD, Stella Li, declara acum câteva săptămâni că bateriile cu stare solidă nu mai au un avantaj evident şi nu-şi mai justifică plasarea în producţia de serie. Iar săptămâna trecută şi Robin Zeng, fondatorul şi preşedintele CATL, a spulberat din nou perspectivele bateriilor cu stare solidă, declarând că tehnologia e una ce dă speranţe false, cu prea multe dezavantaje pentru a merita dezvoltată. Ei bine, acum o echipă de ingineri din China, de la Academia de Ştiinţe a Chinei şi Institutul de Fizică şi Chimie Dalian, a obţinut o degradare dezamăgitoare a bateriilor cu stare solidă după doar 350 cicluri, punând la îndoială unul din parametrii definitorii ai acestor baterii.

Unul din principalele avantaje ale bateriilor cu stare solidă se presupunea a fi lipsa formării dendritelor pe electrolit, odată ce acesta e solid, nu-şi modifică consistenţa la temperatura de operare şi permite trecerea electronilor dintr-un electrod în anul fără ca o parte din ei să rămână sedimentaţi pe electrolit. Tocmai această caracteristică ar fi trebuit să fie cea care să garanteze longevitatea excepţională a acestor baterii, cu mult peste bateriile litiu-ion obişnuite, cu electrolit lichid.

Foto: Aşa arată formarea dendritelor în timp la bateriile litiu-ion obişnuite, cu electrolit lichid

Dar echipa de ingineri din China a obţinut rezultate de-a dreptul dezamăgitoare, deşi a pornit optimist, cu un electrolit solid format dintr-un mix de compuşi organici şi anorganici. Ba chiar acest electrolit conţinea şi un polimer uşor flexibil, care trebuia să contracareze efectul problematic al bateriilor cu stare solidă, prin care acestea au conductivitate slabă între electrolit şi electrozi, din cauza materiei solide şi vibraţiilor.

De obicei se încearcă a minimiza acest efectiv prin presurizarea straturilor din baterie în momentul fabricării, dar un electrolit uşor flexibil ar putea avea un efect mult mai bun de stabilizare în timp. Această idee de flexibilitate a electrolitului solid e foarte apropiată de elaborările unei alte echipe, tot din China, de la Universitatea de Ştiinţă şi Tehnologie, despre care scriam în ianuarie, în plin agiotaj al bateriilor cu stare solidă.

Şi electrolitul bateriei despre care vorbim azi reuşise să asigure o conectivitate mult mai bună şi aparent mai stabilă între el şi electrozi, compoziţia sa fiind cea care-i determina o reacţie şi modificare a structurii interne imediat după solidificarea din etapa producţiei. Conductivitatea ionică, rezistenţa la vibraţii — toate calităţile importante, dorite la o baterie cu stare solidă, păreau foarte bune.

Catodul acestei baterii foloseşte o compoziţie NCA, bazată pe nichel, cobalt şi aluminiu, fapt care-i permite bateriei să tindă la o densitate energetică foarte înaltă.

Totuşi, marea dezamăgire a venit după primele 350 de cicluri de încărcare şi descărcare a bateriei. Aceste cicluri au fost făcute la putere 1C — ceea ce în viaţa reală, la bateria unei maşini, ar însemna că dacă o baterie are doar 50 kWh capacitate, puterea de încărcare ar fi de 50 kW, astfel încât încărcarea completă să se realizează în exact o oră.

Însă pentru testarea unei baterii, ciclul de 1C e considerat unul din cele mai relaxare imaginabile, atât la încărcare, cât şi la descărcare. Prin urmare, noile baterii nici măcar n-au fost supuse unul stres intens, cum ar trebui să se întâmple în cazul unor teste care să le solicite parametrii posibili la limită.

Şi, în pofida acestor teste relaxate, după 350 de cicluri, bateria cu stare solidă avea doar 84,2% capacitate rămasă, ceea ce înseamnă că a suferit o degradare de 15,8%. E o degradare enormă după doar 350 de cicluri, or, dacă am presupune că o maşină electrică ar fi încărcată în mod realist la fiecare 300 km în mediu, atunci cele 350 de cicluri ar însemna că maşina are doar 105.000 km parcurşi. Iar o maşină electrică, cu doar 105.000 km parcurşi şi doar 84,2% din capacitatea bateriei rămasă ar fi un parametru inacceptabil de slab chiar şi pentru cele mai bugetare modele electrice de azi, cu cele mai simple baterii.

Iar dacă în viaţa reală puterea de încărcare ar fi mai mare, de 2C, 3C sau 4C, atunci degradarea acestei baterii ar fi probabil şi mai accelerată, făcând-o una cu o durată de viaţă într-atât de scurtă, încât probabil nu şi-ar prea dori-o nimeni, în lipsa unul avantaj evident.

Aşadar, deocamdată rezultatele noii baterii sunt dezamăgitoare. Echipa de ingineri priveşte totuşi lucrurile cu optimism şi spune că va încerca să perfecţioneze bateria, astfel încât să-i redea o durată de viaţă mai lungă.

Dar această descoperire aduce şi mai multe îndoieli despre beneficiile promise ale bateriilor cu stare solidă. Or, dacă acestea aproape că sunt mai bune decât ale bateriilor simple actuală, iar în unele cazuri chiar sunt inferioare, atunci într-adevăr nu prea există motive pentru a le dezvolta şi implementa. Şi aceste rezultate de acum par să confirme exact ceea ce avusese curajul să spună pentru prima dată în toamna anului trecut o echipă de cercetători din Germania, care atenţiona că şi bateriile cu stare solidă sunt supuse degradării şi au probleme majore. Atunci, părea o poziţie prea pesimistă, spuneau mulţi alţi optimişti. Dar se pare că e adevărat că de multe ori un optimist e doar un pesimist rău informat.