Глобальная коммерциализация твердотельных аккумуляторов ускоряется

Открытие электричества изменило мир, породив ряд изобретений, которые сделали жизнь людей безопаснее, здоровее, эффективнее и комфортнее. А аккумуляторы подняли это открытие на новую высоту, предоставив людям возможность хранить электроэнергию и использовать ее для управления мобильными устройствами.

В настоящее время на рынке доминируют литий-ионные аккумуляторы, но более безопасные твердотельные аккумуляторы большей емкости могут стать движущей силой будущего мира и даже помочь человечеству преодолеть последствия изменения климата.

Начнем с маленьких батареек.

В настоящее время небольшое количество небольших твердотельных батарей используется в некоторых часах и медицинских имплантатах. Японский производитель электроники TDK объявил, что успешно разработал новую версию твердотельного аккумулятора CeraCharge. Его удельная объемная плотность энергии достигает 1000 ватт-часов на литр, что примерно в 100 раз превышает плотность энергии традиционных твердотельных батарей TDK. TDK не раскрыла подробностей о запатентованной технологии батареи, но указала, что в ней используется анод из литиевого сплава и твердый электролит на основе оксида, что делает ее «чрезвычайно безопасной».

Емкость нового аккумулятора CeraCharge указывает на то, что более длительный срок службы аккумулятора и более компактный дизайн вот-вот станут реальностью. Кроме того, ожидается, что эта батарея станет перезаряжаемой альтернативой одноразовым таблеточным батарейкам с высокой плотностью энергии.

Первоначально TDK планировала использовать эту батарею в небольших электронных продуктах, таких как беспроводные наушники, слуховые аппараты и умные часы, одновременно выражая желание выйти на более широкие рынки, такие как смартфоны.

По мере увеличения площади батареи становится все труднее производить однородные конструкции с высокой плотностью, что может привести к структурным дефектам, таким как трещины и деформации», — сказал Хироши Сато, руководитель отдела развития энергетики TDK. TDK планирует начать с небольших батарей, накапливать производственный и практический опыт и постепенно исследовать коммерческий потенциал больших батарей.

Постепенное движение к индустриализации

В настоящее время, хотя литий-ионные аккумуляторы добились значительного прогресса в экономической эффективности и производительности, их ограничения по времени зарядки, проблемы с запасом хода и проблемы с безопасностью остаются ключевыми препятствиями на пути полной замены автомобилей с двигателями внутреннего сгорания электромобилями. В этом контексте твердотельные аккумуляторы как инструмент технологических инноваций в электромобилях постепенно переходят от стадии исследований и разработок к индустриализации.

В 2023 году Toyota заключила партнерское соглашение с японской энергетической компанией Idemitsu, чтобы объявить о запуске производства твердотельных аккумуляторов с 2027 по 2028 год.

Mercedes Benz также с оптимизмом смотрит на твердотельные аккумуляторы. Компания считает, что твердотельные автомобильные аккумуляторы могут обеспечить почти вдвое больший запас хода, чем литий-ионные, и планируют запустить этот тип аккумуляторов в массовое производство до 2030 года.

Недавно компания PowerCo, производящая аккумуляторы Volkswagen, заключила стратегическое партнерство с QuantumScape, американским разработчиком твердотельных аккумуляторов, с целью внедрения технологии твердотельных литий-металлических аккумуляторов с целью производства аккумуляторов, удовлетворяющих потребности до одного миллиона электромобилей в год.

Уникальная технология QuantumScape сочетает в себе твердые и жидкие электролиты, что позволяет эффективно избежать проблем с дендритами и потенциально увеличить запас хода электромобилей с более чем 500 до 800 километров, что будет способствовать дальнейшему коммерциализации технологии твердотельных аккумуляторов.