این شرکت ادعا می کند که باتری های جامد فلزی لیتیوم را شکسته است


کارت سفید بی گناه روی یک سطح سیاه.
بزرگنمایی / یکی از سلولهای تک لایه به اندازه کارت بازی QuantumScape که برای آزمایش استفاده می شود.

تمام باتری های لیتیوم یون مدرن به نوعی سازش محسوب می شوند. کانسپت اصلی یک باتری “لیتیوم-فلز” بود که می توانست به طور قابل توجهی انرژی بیشتری را در همان حجم نگه دارد. فقط یک مشکل کوچک وجود داشت: آنها همیشه از بین می روند. اما این هفته ، یک شرکت باتری که مدتهاست تماشا می کند ، گفت که معتقد است این مشکل را حل کرده است. اگر آنچه شرکت نشان می دهد درست باشد ، این یک معضل بزرگ است.

ابتدا یک آغازگر کوتاه. باتری های لیتیوم در هنگام شارژ یون های لیتیوم را از کاتد به آند منتقل می کنند و هنگام بازگشت یون ها به خانه به مواد کاتدی ، انرژی را جمع می کنند. این به یک جدا کننده در محیط نیاز دارد که فقط یونهای لیتیوم را عبور می دهد و به یک خط برق رسانا نیاز دارد. در یک باتری لیتیوم – فلز ، یونهای لیتیوم متحرک به سادگی لیتیوم فلزی خالص را در سمت آند تشکیل می دهند. اما لیتیوم تمایل به ایجاد ساختارهای شاخه مانند سوزنی به نام دندریت دارد که می تواند به کاتد برسد و باعث اتصال کوتاه در باتری شود. و از آنجا که الکترولیت های مایع به کار رفته در این باتری ها قابل اشتعال هستند ، با اتصال کوتاه اتفاقات بدی می افتد.

راه حل استفاده از آند گرافیت بود. ساختار مرتب گرافیت هتلی مناسب برای یون های لیتیوم ایجاد می کند ، که برای اقامت شما در هنگام شارژ با خیال راحت در یک اتاق قرار می گیرند. این به طور قابل توجهی خطر تشکیل دندریتیک را کاهش می دهد. اما این گرافیت می تواند تقریباً نیمی از حجم سلول را بدون افزودن ذخیره انرژی اضافی اشغال کند. این باعث می شود باتری با خیال راحت کار کند ، اما عملکرد آن را کاهش می دهد.

یک استراتژی برای بهبود باتری های لیتیوم یون دنبال کردن ، ایجاد باتری است محکم مواد الکترولیت. این مورد جذاب است زیرا جایگزین جز flam قابل اشتعال باتری می شود و همچنین به این دلیل که می تواند واکنش های شیمیایی نامطلوب بین الکترولیت و سایر مواد باتری را کاهش دهد که باعث تخریب آنها در طول زمان می شود. QuantumScape پس از انحراف پروژه از آزمایشگاه استنفورد و دریافت بودجه از وزارت انرژی ایالات متحده ، حدود یک دهه است که روی یک الکترولیت جامد کار می کند. (اگرچه آنها با فناوری دیگری شروع به کار کردند که نمایان نشد.) اما علاوه بر این مزایا ، QuantumScape می گوید مواد جامد الکترولیتی آن از تشکیل دندریت ها نیز جلوگیری می کند.

محکمم کن

در یک اعلامیه مطبوعاتی و تماس ویدیویی ، QuantumScape یک سلول باتری ساخته شده توسط آن را نشان داد و داده های آزمایش زیادی را ارائه داد. با این تذکر واضح که آزمایشات به طور مستقل بررسی نشده اند ، کافی است که به پیشانی سرعت داده شود تا از پیشانی باتری جلوگیری شود.

سلول های آزمایش دقیقاً همان چیزی نیستند که محصول نهایی به نظر می رسد (در یک دقیقه بیشتر) ، اما سلول های کامل هستند. آنها سلولهایی به سبک کیسه ای هستند که دارای یک لایه کاتدی از یک ورق ، لایه الکترولیت جامد و یک فویل تماس آند هستند. آنها کاتد را توصیف نمی کنند ، اما پاسخ س questionال بعدی احتمالاً مواد کاتدی نیکل-منگنز-کبالت است – که در حال حاضر رایج ترین برای وسایل نقلیه الکتریکی است. با این حال ، الکترولیت جامد باید با هر نوع کاتدی کار کند.

این همان چیزی است که لایه الکترولیت سرامیکی QuantumScape به نظر می رسد.
بزرگنمایی / این همان چیزی است که لایه الکترولیت سرامیکی QuantumScape به نظر می رسد.

QuantumScape

در هنگام شارژ ، یونهای لیتیوم مواد کاتدی را ترک می کنند ، از لایه الکترولیت جامد عبور می کنند و بر روی فویل آند قرار می گیرند تا لیتیوم خالص تشکیل شود. این باعث می شود که ضخامت سلول در هنگام بارگیری اندکی منبسط شود ، اما QuantumScape می گوید که تنظیم این رفتار آسان است زیرا فقط در یک جهت گسترش می یابد. برخی از تلاش ها برای باتری های فلزی لیتیوم برای پایداری بهتر به یک لایه لیتیوم اضافه شده در سمت آند نیاز دارد ، اما این باتری نیز از این ترفند چشم پوشی می کند.

پس از حذف ماده آند از معادله ، این سلولها در حدود 1000 وات ساعت بر لیتر حجم ثبت شدند. برای مقایسه ، بهترین باتری های لیتیوم یونی موجود امروز در بالای 700 های پایین قرار دارند.

برخی از آزمایش ها با مواد جامد الکترولیت برای پایداری به درجه حرارت بالا (بالای 60 درجه سانتیگراد) نیاز دارند ، که در اینجا چنین نیست. آزمایشات نشان داده است که سلولها در دمای 30- تا 45 درجه سانتیگراد با خیال راحت کار می کنند ، اگرچه حتی در سردترین دما نیز توانایی عملیاتی خود را از دست داده اند.

سلول ها همچنین می توانند میزان شارژ قابل توجهی را از 0 تا 80 درصد فقط در 15 دقیقه کنترل کنند. آند گرافیت مانع عمده ای در برابر شارژ سریع سریع است و به نظر می رسد لایه جامد الکترولیت از تشکیل دندریت ها به اندازه کافی جلوگیری کند تا سرعت شارژ را بسیار دور کند. این نیز کاملا پایدار به نظر می رسد ، زیرا حتی این سرعت شارژ می تواند در 1000 چرخه شارژ تنها با کاهش 10 درصدی ظرفیت زنده بماند. این بدان معنی است که عمر سلول باید با باتری های لیتیوم یون امروزی قابل مقایسه باشد.

اینجوری کن

QuantumScape فراتر از یک مطالعه آزمایشگاهی طبیعی است. این شرکت می گوید حدود پنج سال پیش مواد سرامیکی الکترولیت جامد خود را شناسایی کرده و از آن زمان روی مراحل تولید کار می کند. اما هنوز موانعی بین این وسیله نقلیه و کارکردن با این باتری ها وجود دارد. در حالی که سلول های آزمایشی QuantumScape نشان داد که آنها حاوی یک لایه ساندویچ روی باتری به اندازه یک کارت بازی هستند ، این شرکت گفت سلول واقعی آن بیشتر شبیه یک عرشه کارت است که حاوی بسیاری از این لایه ها است. QuantumScape باید این سلول را طراحی کند.

از آنجا ، شرکت باید تولید مواد خود را مقیاس بندی کند. این فقط مسئله کسب درآمد بیشتر نیست. QuantumScape با حفظ کیفیت بی عیب و نقص به طور قابل توجهی باید کار کند. در حالی که مدیر عامل شرکت Jagdeep Singh در پاسخ به سوالی در مورد تحمل نقص کمی طفره رفت ، به نظر می رسد که هرگونه مغایرت به دندریت ها امکان تشکیل و تخریب سلول را می دهد.

با این حال ، QuantumScape سرمایه گذاری هنگفتی دریافت کرد. همین چند هفته پیش ، پس از ادغام در یک گروه سرمایه گذاری ، به اطلاع عموم رسید. (ساختن این زمان مناسب برای نشان دادن داده های امیدوار کننده …) و یک توافق نامه همکاری با فولکس واگن وجود دارد که تا مرحله تولید گسترش می یابد ، بنابراین برای رفتن به مقیاس صنعتی خود به خود حرکت نخواهد کرد.

در مورد اینکه چه مدت طول خواهد کشید ، سینگ توضیح داد که اگرچه این شرکت نیازی به فرآیندهای تولید رادیکال ندارد ، شما دقیقاً نمی توانید این تجهیزات را برای تحویل دو روزه سفارش دهید. ولی اگر QuantumScape با این هدف که این محصول در سال 2024 یا 2025 به بازار وسایل نقلیه الکتریکی راه یابد ، به نقاط عطف مهم خود دست می یابد.

به طور کلی در وعده فناوری جدید باتری احتیاط لازم است ، اما منصفانه است که بگوییم این فناوری کمی پخته تر از حد معمول است. همچنین به نظر می رسد به جای اینکه فقط یک ویژگی هیجان انگیز با داد و ستدهای (کاهش) ارائه دهد ، همه میادین را بررسی می کند. مگر اینکه داده های آزمون به نوعی نادرست باشد یا به طرز وحشیانه ای نمایندگی نداشته باشد ، این یک فناوری جذاب است. شاید شرکت های دیگری که در این فضا کار می کنند ، کار مشابهی انجام می دهند و فقط هنوز آن را اعلام نکرده اند. در هر صورت ، اگر باتری مانند این از خط پایان عبور کند ، جهشی بزرگ فراتر از پیشرفت تدریجی سالهای اخیر خواهد بود.


منبع: khabar-tak.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*