Компания Donut Lab представила результаты испытаний своего твердотельного аккумулятора, демонстрирующие возможность обходиться без громоздких систем жидкостного охлаждения. Как сообщает The Verge, в ходе тестов устройство зарядилось с 0 до 80% менее чем за пять минут, практически не потеряв исходной ёмкости (99%).
Изображение предоставлено: Donut Lab
Этим отчётом Donut Lab ответила на сомнения отрасли относительно масштабируемости и долговечности данной технологии. Эксперименты были выполнены финским государственным Центром технических исследований VTT и сфокусированы на анализе скорости пополнения энергии и тепловых характеристик батарейного модуля. Согласно документу, разработанный твердотельный литиевый элемент (SSB) способен заряжаться намного быстрее традиционных литий-ионных решений, не теряя при этом своей ёмкости.
Специалисты VTT применяли метрику C-rate для описания скорости зарядки относительно номинальной ёмкости, где 1C соответствует полному заряду за час. Обычные литий-ионные аккумуляторы, как правило, работают в диапазоне от 1C до 3C и нуждаются в активном охлаждении, тогда как в данном случае мощность зарядки многократно превзошла эти показатели при использовании лишь пассивного теплоотвода. Испытания начались со стандартного цикла разряда на 1C, за которым последовали режимы быстрой зарядки на 5C и 11C. В режиме 5C элемент достиг 80% заряда за 9,5 минут, а полный заряд занял чуть более 12 минут. Последующий разряд подтвердил, что батарея отдала 100% запасённой энергии, что опровергает типичную проблему мгновенной деградации электрохимической системы (электролита и электродных материалов) под воздействием высокого напряжения.
В ходе испытаний основное внимание было сосредоточено на системе терморегуляции. Хотя многие современные электрокары оснащены активными жидкостными системами для защиты от перегрева, специалисты VTT исключили их, чтобы оценить безопасность батареи исключительно с пассивным охлаждением, испытав два варианта: расположение элемента между двумя алюминиевыми пластинами и на одной металлической подложке. В одном из экспериментов с одиночной пластиной температура аккумулятора достигла критической отметки в 90 °C, что привело к срабатыванию автоматического отключения. Анализ показал, что проблема была вызвана недостаточно плотным прилеганием к охлаждающей поверхности, и после улучшения фиксации элемента эффективность теплоотвода возросла.
Технический директор Donut Lab Вилле Пииппо (Ville Piippo) подчеркнул, что их разработка не требует специального прижима или сложных систем охлаждения, в отличие от иных твердотельных аналогов, которым необходимо высокое давление и которые изменяют объём на 15–20% в процессе заряда-разряда. По его словам, это упрощает конструкцию аккумуляторных модулей и открывает путь к созданию экономичных решений с высокой удельной энергоёмкостью. Компания утверждает, что её батарея обеспечивает плотность энергии 400 Вт·ч/кг, что заметно превышает показатели современных литий-ионных элементов, обычно находящиеся в диапазоне 200–300 Вт·ч/кг. При этом заявленный ресурс составляет до 100 000 циклов, в отличие от типичных 1500–3000 циклов для существующих технологий. Стоит отметить, что, согласно отчёту VTT, тестируемый образец (Solid State Battery V1) имел ёмкость 26 А·ч и номинальную энергию 94 Вт·ч.
Эти характеристики соответствуют отраслевым ожиданиям от данной технологии. Ранее мы уже писали о заявлениях производителя мотоциклов Verge, который сообщал, что модели на твёрдотельных батареях смогут проезжать до 600 км без подзарядки, а восстановление заряда до 80% займёт менее 10 минут при использовании станции мощностью 200 кВт — такие параметры делают электромобили по удобству сравнимыми с машинами на двигателях внутреннего сгорания.
Несмотря на впечатляющие заявленные характеристики, опубликованные данные оставляют ряд вопросов без ответа. Специалисты VTT не проводили независимого анализа химического состава ячейки, приняв на веру информацию производителя, и не тестировали батарею на склонность к образованию дендритов — микроскопических структур, способных привести к короткому замыканию. Ожидается, что Donut Lab раскроет эти детали в последующих публикациях по результатам испытаний.
