Vergrößern /. Eine von vielen einschichtigen Zellen in Spielkartengröße, die QuantumScape zum Testen verwendet.
Alle modischen Lithium-Ionen-Batterien sind in gewisser Weise ein Kompromiss. Die einzigartige Idee war eine „Lithiumstahl“ -Batterie, die in identischer Menge erheblich mehr Vitalität bewahren kann. Es gab nur einen kleinen Nachteil: Sie zerstören sich immer selbst. Diese Woche stellte jedoch ein langjähriges Batterietechnologieunternehmen vor, dass es glaubt, diesen Nachteil behoben zu haben. Wenn das, was das Unternehmen ausstellt, korrekt ist, kann dies ein gewaltiger Deal sein.
Zuerst eine schnelle Grundierung. Lithiumbatterien transportieren Lithiumionen während des Ladevorgangs von der Kathode zur Anode und gewinnen so an Vitalität, da die Ionen in ihre Wohnung innerhalb der Kathodenmaterialien zurückkehren. Dies erfordert einen Separator innerhalb des Zentrums, der ausschließlich Lithiumionen durchlässt, und es erfordert einen leitenden Elektrolyten. In einer Lithium-Metall-Batterie geben die pendelnden Lithiumionen lediglich reines metallisches Lithium auf der Anodenseite ein. Das Lithium neigt jedoch dazu, verzweigte nadelartige Konstruktionen zu typisieren, die als Dendriten bezeichnet werden und in die Kathode eindringen und die Batterie zu schnell zufügen können. Und weil die in diesen Batterien verwendeten flüssigen Elektrolyte brennbar sind, treten gefährliche Probleme auf, nachdem sie schnell sind.
Die Antwort war, das Beste aus einer Graphitanode zu machen. Die geordnete Konstruktion von Graphit macht es möglich, auf Lithiumionen zurückzugreifen, die sich während des gesamten Ladevorgangs sicher in einem Raum befinden, in dem sie aufbewahrt werden können. Dies verringert die Gefahr der Dendritenbildung erheblich. Dieser Graphit kann jedoch fast die Hälfte der Zellmenge aufnehmen, ohne zusätzliche Vitalitätsspeicherung. Dadurch arbeitet die Batterie sicher, verringert jedoch ihre Effizienz.
Eine Technik, die zur Verbesserung von Lithium-Ionen-Batterien verfolgt wurde, ist die Schaffung eines stark Elektrolytmaterialien. Dies ist verlockend, da es das brennbare Element der Batterie ersetzt und infolgedessen unerwünschte chemische Reaktionen zwischen dem Elektrolyten und verschiedenen Batterieversorgungen, die im Laufe der Zeit eine Verschlechterung auslösen, verringern kann. QuantumScape ist seit rund einem Jahrzehnt mit einem starken Elektrolyten beschäftigt, nachdem die Mission aus einem Stanford-Labor ausgegliedert und von der US-Energiedivision finanziert wurde. (Obwohl das Unternehmen mit einem ausgeprägten Know-how begann, das sich nicht durchgesetzt hat.) Zusammen mit diesen Vorteilen verhindert QuantumScape jedoch, dass seine starken Elektrolytmaterialien zusätzlich die Bildung von Dendriten verhindern.
Mach mir einen starken
In einem Pressestart und einem Videonamen bestätigte QuantumScape eine von ihm konstruierte Batteriezelle und bot eine gute Menge an Scheckwissen. Mit der offensichtlichen Einschränkung, dass die Bewertungen nicht unabhängig überprüft wurden, war es ausreichend, die Augenbrauen-Stirn-Fluchtgeschwindigkeit eines Batterie-Nerds anzugeben.
Die Kontrollzellen sind nicht genau das, was das ultimative Produkt zu sein scheint (zusätzlich dazu in einer Minute), aber sie sind volle Zellen. Es handelt sich um Zellen im Beutelstil mit einer Einzelschichtkathodenschicht, ihrer starken Elektrolytschicht und einer Anodenkontaktfolie. Sie haben die Kathode nicht beschrieben, aber aufgrund der Antwort auf eine spätere Anfrage handelte es sich wahrscheinlich um ein Nickel-Mangan-Kobalt-Kathodenmaterial – im Moment das häufigste für Elektroautos. Der starke Elektrolyt sollte jedoch mit jeder Art von Kathode funktionieren.
Vergrößern /. So scheint die keramische starke Elektrolytschicht von QuantumScape zu sein.
QuantumScape
Während des Ladens gehen Lithiumionen von den Kathodenmaterialien weg, durchqueren die starke Elektrolytschicht und plattieren auf die Anodenfolie, um reines Lithium zu typisieren. Dies führt dazu, dass sich die Dicke der Zelle während des Ladevorgangs etwas entwickelt. Laut QuantumScape ist dieses Verhalten jedoch unkompliziert, da es sich nur in einem einzigen Verlauf ausdehnt. Einige Versuche, Lithium-Metall-Batterien zu verwenden, erforderten eine Schicht zusätzlichen Lithiums auf dem Anodenaspekt für eine höhere Stabilität, jedoch überspringt diese Batterie das Betrügen ebenso effektiv.
Wenn die Anodenmaterialien weit von der Gleichung entfernt sind, werden diese Zellen bei etwa 1.000 Wattstunden pro Liter Menge überprüft. Aus Gründen der Vergleichbarkeit werden die derzeit effektivsten Lithium-Ionen-Batterien innerhalb der niedrigen 700er-Jahre aufgebraucht.
Einige Versuche, eine starke Elektrolytversorgung zu erreichen, erforderten erhöhte Temperaturen (über 60 ° C) für die Stabilität, was hier nicht der Fall ist. Die Bewertungen bestätigten, dass die Zellen bei Temperaturen von -30 ° C bis 45 ° C sicher arbeiteten, obwohl sie bei den kältesten Temperaturen an Arbeitsfähigkeit verloren.
Die Zellen können auch außergewöhnliche Ladegebühren bewältigen, die in nur einer Viertelstunde von 0% auf 80% steigen. Die Graphitanode ist ein riesiger Engpass beim geschützten Schnellladen, und die starke Elektrolytschicht scheint die Dendritenbildung effektiv genug zu stoppen, um den Ladepreis ziemlich weit zu treiben. Dies scheint auch ziemlich nachhaltig zu sein, da selbst dieser Ladepreis 1.000 Ladezyklen mit nur etwa 10% des Leistungsverlusts überstehen kann. Das bedeutet, dass die Lebensdauer der Zellen mit den aktuellen Lithium-Ionen-Batterien vergleichbar sein muss.
Mach es so
QuantumScape scheint neben einer typischen Laboruntersuchung eine zusätzliche Rolle zu spielen. Das Unternehmen hat die Keramikmaterialien in der Vergangenheit vor etwa fünf Jahren für seinen starken Elektrolyten anerkannt und ist seitdem auf dem Herstellungskurs. Trotzdem gibt es Hürden zwischen hier und einem Auto, das an diesen Batterien arbeitet. Während die von QuantumScape bestätigten Kontrollzellen eine einzelne Batteriesandwichschicht für die Messung einer Genusskarte enthielten, könnte die genaue Zelleneinheit des Unternehmens wie ein Kartenspiel mit vielen dieser gestapelten Schichten aussehen. QuantumScape muss diese Zelle konstruieren.
Von dort aus möchte das Unternehmen möglicherweise die Herstellung seiner Materialien skalieren. Das ist nicht nur eine Frage der Schaffung von Extra. QuantumScape möchte möglicherweise erheblich mehr leisten und gleichzeitig eine einwandfrei hohe Qualität gewährleisten. Während der Firmenchef Jagdeep Singh bei der Beantwortung einer Frage zu Fehlertoleranzen kaum ausweichen konnte, scheint es wahrscheinlich, dass Inkonsistenzen es Dendriten ermöglichen, die Zelle zu tippen und zu zerstören.
QuantumScape hat jedoch große Investitionen erhalten. Nur wenige Wochen in der Vergangenheit ging es nach einer Fusion mit einer Fördergruppe an die Börse. (Dies ist die Zeit, um auf vielversprechendes Wissen hinzuweisen…) Und es besteht eine Partnerschaftsvereinbarung mit Volkswagen, die sich auf die Fertigungsabteilung erstrecken kann, sodass es nicht gelingt, den Sprung in den industriellen Maßstab allein zu steuern.
In Bezug auf die Dauer, die dies in Anspruch nehmen kann, hat Singh definiert, dass das Unternehmen zwar keine radikalen Herstellungsprozesse wünscht, Sie diese Geräte jedoch nicht genau für eine Lieferung innerhalb von zwei Tagen bestellen können. jedoch wenn QuantumScape erreicht seine Meilensteine und beabsichtigt, dass ein Produkt 2024 oder 2025 den Markt für Elektroautos erreicht.
Eine Warnung ist in der Regel rund um die Garantie des aktuellen Batterie-Know-hows gerechtfertigt. Es ist jedoch wahr, dass dieses Know-how etwas ausgereifter zu sein scheint als üblich. Es scheint außerdem, alle Bins zu verifizieren, als nur ein aufregendes Attribut mit (heruntergespielten) Kompromissen zu versehen. Abgesehen davon, dass das Scheckwissen in irgendeiner Weise gefälscht oder nicht repräsentativ war, kann dies ein überzeugendes Know-how sein. Vielleicht beschäftigen sich verschiedene Unternehmen, die in diesem Bereich arbeiten, mit einer Sache und haben sie einfach nicht veröffentlicht. Beide Methoden, wenn eine Batterie wie diese die Endlinie überschreitet, wird jedoch einen bedeutenden Sprung über den schrittweisen Fortschritt der letzten Jahre hinaus bedeuten.
