Najveća prepreka za vječnu bateriju je uklonjena
Dok baterije omogućuju da stvari funkcioniraju, današnje baterije zapravo onemogućuju električnim vozilima da rade onoliko dobro koliko bi mogli. Konvencionalne litij-ionske baterije – koje su trenutno dominantni status quo – izgrađene su na kemiji tekućih baterija. Ali zbog fizičkih ograničenja tekućeg elektrolita, one sada dosežu svoju granicu u pogledu gustoće energetskih ćelija.
QuantumScape je smislio kako smanjiti troškove solid-state baterija i eliminirati problem koji svi imaju.
Koliko god da ste strastven prema električnim vozilima i njihovom potencijalu da transformiraju prometni sektor, postoji jedna glavna prepreka koja sprječava električna vozila da dostignu svoj puni potencijal: ograničenja trenutne tehnologije baterija. Baterije su neophodne za napajanje električnih vozila, ali predstavljaju i značajne izazove. Današnje baterije su skupe, teške, sporo se pune i sklone degradaciji. Ovi čimbenici ograničavaju doseg, performanse i pristupačnost električnih vozila. Kako bismo prevladali te izazove, moramo razviti bolje baterije koje mogu pohraniti više energije, puniti se brže, trajati dulje i koštati manje. Ovo nije trivijalan zadatak, ali je neophodan. Bez boljih baterija, EV revolucija ostat će fenomen u niši, a ne uobičajena stvarnost. Dakle, kako da napravimo bolju bateriju?
Baterije se sastoje od tri bitne komponente: katode, anode i elektrolita. Ioni se kreću između katode i anode kroz elektrolit, stvarajući električnu struju. Godinama smo se oslanjali na konvencionalne litij-ionske baterije koje koriste tekuću kemiju. Ove baterije imaju čvrstu katodu i anodu, spojene otopinom tekućeg elektrolita. Ali imaju jedan veliki nedostatak … tekući elektrolit ograničava koliko energije mogu pohraniti u određenom prostoru. To znači da ne možemo učiniti da naši telefoni, satovi i električni automobili traju dulje i brže se pune bez promjene dizajna baterije. Tu na scenu dolaze solid-state baterije. Solid-state baterije su upravo ono što piše. Zamjenjuju tekući elektrolit čvrstim. To čini kompaktniju, učinkovitiju punu bateriju koja nadmašuje konvencionalne baterije u pogledu gustoće energije i brzine punjenja.
Potencijal solid-state baterija je ogroman
S poluprovodničkom baterijom naši bi telefoni mogli raditi danima s jednim punjenjem … naši pametni satovi mogli bi se napuniti u nekoliko sekundi … a naša bi električna vozila mogla putovati tisućama kilometara bez zaustavljanja. Zbog toga neki stručnjaci solid-state baterije nazivaju “vječnim baterijama”. I zato su ove vječne baterije ključna tehnologija za ubrzanje EV revolucije na sljedeću razinu. Iako su poluvodičke baterije dugo bile pusti san, grupa briljantnih profesora i znanstvenika sa Stanforda udružila se s tehnološkim liderima kako bi dobili sredstva od vrhunskih investitora rizičnog kapitala. Zajedno su 2010. osnovali QuantumScape (QS) i krenuli u revoluciju u industriji baterija. Trinaest godina kasnije, postigli su nemoguće: stalnu bateriju koja stvarno radi. Prethodni pokušaji da se stvori funkcionalna solid-state baterija nisu uspjeli. Problem su sitne pukotine koje nastaju u čvrstom elektrolitu kada se baterija puni i prazni. Rastu sve veće i veće dok na kraju ne unište bateriju.
Dakle, ključ za izradu solid-state baterija je pronalaženje čvrstog materijala elektrolita koji može odoljeti toj pojavi.
Upravo je to QuantumScape napravio krajem 2020., s jednoslojnom baterijskom ćelijom. Naravno, to nije dovoljno za pogon automobila. No od tada je tvrtka povećala svoju revolucionarnu tehnologiju baterija na 10-slojne i 16-slojne ćelije. U prosincu 2022. tvrtka je počela slati svoj 24-slojni ćelijski prototip! QS je prije nekoliko godina počeo slati prototipove proizvođačima automobila i dobio je pozitivne povratne informacije. Tvrtka je već sklopila nekoliko poslova s proizvođačima automobila, uključujući Volkswagen, koji planira imati 25 milijuna električnih vozila na cestama do 2030.
Drugim riječima, QuantumScape je razbio kod. Napravio je solid-state bateriju koja može napajati automobil! U roku od nekoliko godina, QuantumScape će početi prodavati te baterije za električna vozila sljedeće generacije – i zarađivati milijarde dolara.
Solid-state baterije su među najčudesnijim i najinovativnijim tehnološkim otkrićima 2020-ih. Ali nemoguće postaje moguće tek sada zbog napretka računalstva. To je zato što krute baterije ovise o mnogo složenih kemijskih reakcija. Da biste napravili solid-state baterije koje dobro rade, morate eksperimentirati s mnogo različitih spojeva i vidjeti kako se ponašaju pod različitim testovima opterećenja. Činiti ovo fizički trajalo bi vječno i koštalo bi bogatstvo. Ali to učiniti virtualno na računalu mnogo je brže i jeftinije. Možete simulirati milijune reakcija, pronaći one koje najviše obećavaju i zatim ih testirati u laboratoriju. Ovo je najpametniji i najučinkovitiji način za izradu baterija. Koristite snagu računalstva da istražite milijune mogućnosti.
Računalna snaga pokretačka je snaga razvoja poluprovodničkih baterija. A zahvaljujući tajnoj tehnologiji koja će današnja računala učiniti zastarjelim, ta pokretačka snaga uskoro će postati nezaustavljiva. Ova je tehnologija krajnji ključ za otključavanje punog potencijala solid-state baterija. A jedna mala tvrtka prednjači s ovom tehnologijom koja mijenja pravila igre. Zapravo, jedan od 10 najvećih proizvođača automobila već ga koristi za stvaranje boljih baterija za električna vozila.
Davor Kindy
Foto: QuantumScape
You must be logged in to post a comment.