Вечное обещание твердотельных батарей

admincheg

Они легче, с большей плотностью энергии, большей дальностью, меньшей стоимостью и более быстрым временем перезарядки. Но твердотельные аккумуляторные батареи для автомобилей еще далеко не готовы.

Компания QuantumScape, производящая твердотельные аккумуляторы, дебютировала 27 ноября, и они быстро взлетели до небес — на 256% меньше чем за месяц. В СМИ хлынули сообщения о том, что стартап конкурирует с Tesla и запустил одну из самых ценных акций автомобильной промышленности. Билл Гейтс стал инвестором. Но затем акции упали на 60% от максимума, «траектория которого напоминала свободное падение», — сказал InvestorPlace.com. Группа инвесторов подала на компанию коллективный иск.

Что случилось? Во-первых, давайте определимся с нашими терминами. Твердотельные батареи очень перспективны. Они устраняют жидкий электролит, который делает обычные литий-ионные батареи тяжелыми, а также опасными при высоких температурах. Эти батареи могут быть легче, с большей плотностью энергии, большим радиусом действия, меньшей стоимостью и более быстрым временем перезарядки. Но изобилие запасов скрывает тот факт, что вывести на рынок твердотельные батареи сложно и потребуется некоторое время. Компании в основном работают над ними на уровне ячеек — аккумуляторы для автомобилей еще далеки от готовности.

QuantumScape, дочернее предприятие Стэнфордского университета, базирующееся в Калифорнии в 2010 году и имеющее совместное предприятие с Volkswagen Group (инвестировавшее более 300 миллионов долларов), заявила в январе, что действительно делает большие успехи в коммерциализации клеток. Компания заявила, что создала огнеупорные испытательные батареи, которые продолжают работать после 1100 циклов, сохраняя не менее 80% своей емкости. «Это соответствует более 300 000 миль для аккумуляторной батареи на 300 миль и более 500 000 миль для аккумуляторной батареи на 500 миль», — говорится в сообщении компании. Он надеется коммерциализировать свои ячейки к 2024 году.

Две вещи отправили акции компании вниз. Одним из них был отчет, опубликованный 4 января на Seeking Alpha, сервисе краудсорсинга контента для финансовых рынков, в котором говорилось, что батареи QuantumScape «маленькие и непроверенные» (меньше, чем батарея iWatch) «и никогда не тестировались вне лаборатории». В отчете говорится: «Они, скорее всего, никогда не добьются заявленных результатов».

Согласно Seeking Alpha, «построить твердотельную батарею, которая будет работать с такими скоростями и температурами, которые необходимы для реальных приложений, сложно — очень, очень сложно. Настолько сложно, что никто этого не делал ».

Всего несколько дней спустя нью-йоркская юридическая фирма Gainey McKenna & Egleston объявила коллективный иск против QuantumScape от имени инвесторов, отметив 40% -ное падение стоимости акций после публикации статьи о Seeking Alpha. Инвесторы должны до 8 марта подать заявку на участие в коллективном иске. Звонки указанным адвокатам, Томасу Маккенне и Грегори Эглстону, не отвечали.

QuantumScape ясно дала понять, что батареи все еще находятся в стадии разработки, по результатам тестирования небольших прототипов, а не полных блоков. «Нам предстоит много работы», — заявил 15 января технический директор Тим Холм.

В интервью основатель и генеральный директор QuantumScape Джагдип Сингх сказал, что компания не искажала свою технологию. «История« В поисках альфы »не имела никакого значения, — сказал он. «Это читалось так, как будто это было написано кем-то, кто ничего не знал о батареях». Сингх увлечен тем, что его подход с использованием керамического твердотельного сепаратора будет успешным там, где другие потерпели неудачу.

Очевидно, автомобильные компании хотели бы иметь жизнеспособные твердотельные батареи, и, как сообщается, некоторые из них продвинулись дальше, чем другие. В декабре Nikkei.com сообщал: «Toyota планирует стать первой компанией, которая продаст электромобиль, оснащенный твердотельной батареей, в начале 2020-х годов. В следующем году крупнейший автопроизводитель в мире представит прототип ».

Toyota подтвердила свои планы в отношении твердотельных двигателей, но была немного осторожнее в отношении графика. «Батареи следующего поколения, такие как твердотельные и металл-воздушные батареи, более безопасны и демонстрируют более высокую производительность, чем литий-ионные батареи», — сказал Эд Хеллвиг (Ed Hellwig), менеджер по безопасности и качеству Toyota Motor North America. «В настоящее время мы работаем над исследованиями и разработками, в том числе над технологией производства твердотельных аккумуляторов, и мы добились вождения электромобилей на сверхмалых аккумуляторах. Мы ускоряем разработку с целью коммерциализации к первой половине 2020-х годов ».

General Motors также работала над твердотельными батареями, но не уточняет своих исследований, а вместо этого указывает на достижения в области обычных батарей Ultium. К середине десятилетия GM рассчитывает получить элементы, которые будут стоить на 60% меньше, чем современные батареи, с удвоенной плотностью энергии. «Мы мало что говорили о технологиях аккумуляторов будущего, — сказал представитель компании Фил Линерт.

Ford и Hyundai вложили средства в Solid Power, твердотельную компанию из Колорадо. Генеральный директор Solid Power Дуг Кэмпбелл сказал Autoweek, что его компания видит очень хорошие результаты от безжидких 22-слойных элементов на основе сульфидов. «Мы надеемся увидеть коммерчески жизнеспособное производство, то есть батареи в автомобилях, которые не будут стоить руки и ноги, примерно к 2026 году», — сказал он, добавив, что основные разработки Solid Power появятся в ближайшее время, возможно, в конце первого квартала. . «Оставайтесь с нами, — сказал он.

Solid Power заявила, что ее элементы имеют более высокую плотность энергии, чем любые доступные в настоящее время литий-ионные батареи, и к 2022 году могут превысить 400 ватт-часов на килограмм. Компания заявила, что ее «секретный соус» — это порошок сульфидного электролита, который она производит в своем Луисвилле, штат Колорадо, объект. Пресс-секретарь Уилл МакКенна сказал: «Solid Power передаст производство элементов внешней организации, одновременно производя твердый электролит в больших масштабах».

Кэмпбелл говорит, что шумиха, основанная на первых результатах твердотельных исследований, была проблемой. «Сообщество производителей аккумуляторов заработало плохую репутацию из-за чрезмерных перспектив и недостаточных поставок», — сказал он. Усвоение этого урока может снизить ожидания биржевых спекулянтов о мгновенных чудесах от компаний, производящих аккумуляторы. Томас Эдисон решил эту проблему в 1883 году, когда сказал: «Аккумуляторная батарея, на мой взгляд, является уловкой, сенсацией, механизмом для обмана общества акционерными компаниями».

Аналитики сходятся во мнении о вероятных преимуществах и препятствиях, которые необходимо преодолеть. «Твердотельные элементы имеют огромные перспективы и могут решить ряд проблем, таких как стабильность при быстрой зарядке», — сказал Сэм Абуэлсамид, главный аналитик по электронной мобильности в Guidehouse Insights. «Однако пока никому не удалось перейти от образцов, изготовленных вручную, к увеличению как размера ячеек, так и объемов производства до такой степени, чтобы приводить в действие транспортное средство на практике. Большинство людей, с которыми я разговаривал, которые действительно знают об аккумуляторах, не ожидают увидеть твердотельные элементы в каком-либо объеме до конца десятилетия «.

Абуэлсамид сказал, что Toyota не планирует запускать свои твердотельные батареи до 2025 года, и GM и ее партнер LG «также пойдут по этому пути, но не ожидайте, что твердотельные батареи будут полезны до конца 2020-х годов. раннее.» По поводу QuantumScape он сказал, что его конструкция «выглядит интересной, но я не уверен, что она действительно так жизнеспособна с идеей наращивания анода во время зарядки».

Одно из препятствий для работоспособных твердотельных батарей заключается в том, что при использовании литий-металлических анодов образуются небольшие кристаллические шипы, похожие на ветвь, называемые дендритами, что приводит к сокращению срока службы элементов и проблемам безопасности. Samsung утверждает, что решила эту проблему с помощью анодов из композитного слоя серебра и углерода. В прошлом году компания заявила, что ее элементы могут использоваться для батарей уменьшенного размера с радиусом действия 500 миль и 1000 циклов — с потенциальным сроком службы 500 000 миль. Однако у Samsung нет графика коммерциализации. «Результатом этого исследования может стать начальная технология для создания более безопасных и высокопроизводительных батарей будущего», — заявили в компании.

Сингх отвергает подход Samsung и говорит, что QuantumScape — единственная компания, которая действительно решила проблему дендритов. Соучредитель Tesla Дж. Б. Штраубель, ее главный эксперт по батареям в течение многих лет, входит в совет директоров QuantumScape и во время телефонной конференции Zoom в декабре прошлого года сказал: «Очень интересно видеть эти результаты и то, чего достигла команда». Также воодушевил тот же призыв лауреат Нобелевской премии Стэнли Уиттингем, пионер литий-ионных батарей. «Похоже, что в QuantumScape реальный прогресс», — сказал он.

Несмотря на планы автопроизводителей и прорывы поставщиков, также были неудачи и неясности. В 2015 году британский гигант пылесосов Dyson заплатил 90 миллионов долларов за компанию Sakti3 в Анн-Арборе, штат Мичиган, компанию по производству твердотельных аккумуляторов, которую возглавляет бывший профессор инженерии Мичиганского университета Энн Мари Састри.

Dyson собирался потратить миллиарды и построить собственные электромобили. Но в 2017 году Dyson отказался от по крайней мере некоторых своих дорогостоящих патентов Sakti3. В своем заявлении для сотрудников в прошлом году основатель и главный инженер Джеймс Дайсон сказал: «Хотя мы очень старались на протяжении всего процесса разработки, мы просто больше не видим способа сделать [проект автомобиля с аккумулятором] коммерчески жизнеспособным. … Огромная грусть и разочарование. Наша жизнь полна риска и неудач. Мы пробуем разные вещи, а они терпят неудачу ».

Састри, который отказался говорить официально, покинул Dyson (также в 2017 году), а затем объявил Amesite, «компанию по разработке программного обеспечения на базе искусственного интеллекта, которая предлагает привлекательные и экономичные онлайн-курсы и программы для школ K-12, университетов и предприятий. на своей облачной платформе ».

В заявлении для Autoweek Dyson сообщил, что работа над твердотельными батареями продолжается. «Мы все еще инвестируем в твердотельные накопители и продолжаем работать над этой технологией в Анн-Арборе», — заявили в компании. «Инженеры Dyson работают над элементами, материалами и электродами, которые обеспечивают более высокую плотность энергии, более безопасны и экологически безопасны. Исследования Dyson охватывают США, Японию, Сингапур и Великобританию. Основное внимание уделяется коммерциализации запатентованной технологии твердотельных аккумуляторов Dyson. Он обещает более безопасное, чистое, долговечное и более эффективное хранение энергии, чем существующие сегодня батареи ».

Французский миллиардер Винсент Боллоре был движущей силой Autolib ’, компании по аренде электромобилей, в 2011 году, использовавшей около 2500 небольших автомобилей с собственными твердотельными литий-металл-полимерными батареями (LMP) своей компании. Он начался в Париже и распространился по другим французским городам, со временем открыв филиал BlueIndy в Индианаполисе с теми же автомобилями. Но французский сервис закрылся в 2018 году, а BlueIndy — в 2019.

Компания заявляет, что ее батареи, как видно из сочлененных автобусов Daimler eCitaro G Bluebus и автомобилей Autolib, преодолели более 186 миллионов миль. Группа Bolloré сохраняет приверженность своим технологиям и через свою дочернюю компанию Blue Solutions построила заводы во Франции и Канаде для производства аккумуляторов LMP. Адриан Тилим, глава отдела развития бизнеса Blue Solutions в Северной Америке, сказал, что предприятия по аренде автомобилей выполнили свою задачу и доказали эффективность аккумуляторов LMP.

Тилим отметил, что у Bolloré есть единственные в мире коммерчески жизнеспособные твердотельные аккумуляторные батареи, и это дает ей лидерство в разработке следующего поколения элементов, которые должны работать при температуре окружающей среды. «Мы еще не достигли этого, но нам нужен постепенный прогресс», — сказал он.

Рам Чандрасекаран, главный аналитик по вопросам транспорта и мобильности Wood Mackenzie, делает решающий момент. Возможно, автопроизводители смогут внедрять твердотельные батареи в автомобили к концу 2020-х годов, но сначала это может быть демонстрация технологии, а это еще не совсем жизнеспособное рыночное предложение. «Они все равно будут намного дороже обычных литий-ионных аккумуляторов», — сказал он. «Им потребуется немного больше времени, чтобы они стали доступными и стали использоваться в автомобилях массового потребления».

Твердотельное пространство, бездействующее в течение многих лет, сейчас нагревается. Другие игроки включают Ionic Materials и Sion Power. Будет ли одна из этих компаний производить батареи будущего? Кажется вероятным.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Next Post

Закон о мелких производителях установлен, а где же двигатели?

Они едут, говорит SEMA и некоторые производители двигателей … когда-нибудь в будущем. «… И было много ликования». По крайней мере, было какое-то время. 21 января SEMA разослало праздничный пресс-релиз, в котором было объявлено, что долгожданный закон, разрешающий мелкосерийным автопроизводителям производить автомобили с полными трансмиссиями, наконец-то готов. «Национальное управление безопасности дорожного […]