به گزارش اتونیوز، باتری نوین چینی ها می تواند با شارژ فوق سریع 20C به صورت پایدار کار کند. چنین رقمی معادل چرخه های شارژ و دشارژ تقریباً ۳ دقیقه ای می شود. این دستاورد که توسط موسسه تحقیقات فلزات وابسته به آکادمی علوم چین به ثمر رسیده، در ژورنال Journal of the American Chemical Society منتشر شده است.
غلبه بر محدودیت الکترولیتهای پلیمری
تمرکز این تحقیق روی الکترولیت های پلیمری مبتنی بر پلی وینیلیدین فلورید (PVDF) بوده؛ ماده ای که به دلیل پایداری اکسیداسیون و رسانایی یونی خود، به طور گسترده برای باتری های جامد مورد مطالعه قرار می گیرد.
محققان دریافته اند که نرم کننده های معمولی که در الکترولیت های PVDF استفاده می شوند، اغلب از پایداری الکتروشیمیایی ضعیفی رنج می برند. این امر به تجزیه مداوم در سطح مشترک الکترودها منجر شده و سازگاری آنها را با آندهای فلزی لیتیوم و کاتدهای ولتاژ بالا محدود می کند.
برای حل این مشکل، تیم تحقیقاتی یک راهکار جدید به نام «پلاستی سازی با حلال سازگارکننده»را توسعه داده است. در این فرایند، یک حلال سازگارکننده فرار به طور موقت سازگاری بین پلیمر و نرم کننده های پایدار را در حین آماده سازی الکترولیت بهبود می بخشد.
با تبخیر شدن این حلال در طول فرایند تشکیل فیلم، نرم کننده درون شبکه پلیمری به دام می افتد و باقی می ماند. به گفته محققان، این رویکرد منجر به تشکیل یک لایه بین فازی پایدار و غنی از فلورید لیتیوم می شود و هم زمان واکنش های جانبی در هر دو الکترود را کاهش می دهد.
700 چرخه شارژ با سرعت فوق العاده بالا
بر اساس مقاله منتشر شده، این باتری در صورت جفت شدن با یک کاتد نیکل-بالای ۴.۷ ولتی و با نرخ شارژ 20C (معادل چرخه های شارژ و دشارژ تقریباً سه دقیقه ای)، توانسته ۷۰۰ چرخه را با حفظ ۸۱.۹ درصد از ظرفیت اولیه پشت سر بگذارد.
این تیم همچنین یک سلول در مقیاس آمپر-ساعت را با چگالی انرژی ۴۵۱.۵ وات ساعت بر کیلوگرم توسعه داده است. برای مقایسه، اکثر باتری های لیتیوم آهن فسفات (LFP) کنونی، دارای چگالی انرژی ۲۰۰ وات ساعت بر کیلوگرم هستند. این سلول تست مقاومت در برابر نفوذ میخ را هم با موفقیت پشت سر گذاشته که به گفته محققان، ایمنی بالای آن را نشان می دهد.
پیشروی صنعت خودرو به سوی چگالی انرژی 500 وات ساعت بر کیلوگرم
این دستاورد جدید، به فهرست رو به رشد مربوط به باتری های جامد که هر از چند گاهی توسط شرکت ها و موسسات تحقیقاتی چینی بروزآوری می شود، اضافه می گردد.
چند روز قبل، شرکت گانفنگ لیتیوم (وابسته به چانگان) اعلام کرد که باتری جامد ۴۰۰ وات ساعت بر کیلوگرم آن با عبور از مرز ۱,۱۰۰ چرخه، اعتبارسنجی مهندسی را تکمیل کرده است.
این شرکت از ساخت یک محصول ۱۰ آمپر-ساعتی با چگالی ۵۰۰ وات ساعت بر کیلوگرم نیز خبر داده است. اوایل ماه می هم، استارتاپ چینی Pure Lithium اعلام کرد که باتری جامد آن پس از تست برش همچنان به کار خود ادامه می دهد. آنطور که اعلام شده، ظرفیت تولید باتری این شرکت به ۵۰۰ مگاوات ساعت در سال رسیده است.
در حال حاضر، چندین تأمین کننده باتری در چین، تجاری سازی باتری جامد را بین سال های ۲۰۲۶ و ۲۰۲۷ هدف گذاری کرده اند. شرکت معروف CATL پیشتر به تولید آزمایشی سلول های جامد ۵۰۰ وات ساعت بر کیلوگرمی اشاره نموده؛ شرکت هایی مانند سان وودا (Sunwoda) و فاراسیس انرژی (Farasis Energy) نیز توسعه باتری های ۴۰۰ تا ۵۰۰ وات ساعت بر کیلوگرمی را نشانه گرفته اند.
پیشتازی باتریهای LFP در بازار
با وجود افزایش تحقیقات روی باتری های جامد، بازار خودروهای برقی چین همچنان به شدت تحت سلطه باتری های LFP قرار دارد. بر اساس داده های رسمی موجود، شرکت CATL همچنان بزرگ ترین تأمین کننده در بازار باتری های LFP چین به حساب می آید.
طبق آخرین گزارش، این شرکت در مجموع ۱۹.۵۳ گیگاوات ساعت باتری نصب کرده که معادل ۳۸.۹ درصد از بازار می شود. بی وای دی با ۱۰.۴۹ گیگاوات ساعت و سهم ۲۰.۹ درصدی در رتبه دوم قرار دارد.
گوتیون های-تک (Gotion High-tech) با ۴.۰۳ گیگاوات ساعت و سهم ۸ درصد، CALB با ۳.۳۲ گیگاوات ساعت و ایو انرژی (Eve Energy) با ۳.۰۲ گیگاوات ساعت در رده های بعدی هستند. رپت باترو انرژی (Rept Battero Energy) به رقم ۲.۱۴ گیگاوات دست پیدا کرده؛ شرکت زینرژی (Zenergy ) رکورد ۱.۹۱ گیگاوات ساعت و انرجی (Energee) رکورد ۱.۸۳ گیگاوات ساعت را ثبت نموده است.
از بین سایر شرکت ها، سان وودا که روابط نزدیکی با اپل دارد، ۱.۴۷ گیگاوات ساعت باتری LFP به فروش رسانده، این رقم معادل سهم ۲.۹ درصدی می شود. یین پای باتری نیز با ۰.۹ گیگاوات ساعت، جمع ۱۰ تأمین کننده برتر را تکمیل می کند.
کم شدن فاصله باتریهای جامد با خیابان
ساخت باتری با چگالی ۴۵۱.۵ وات ساعت بر کیلوگرم و قابلیت شارژ ۳ دقیقه ای، یک جهش خیره کننده در صنعت خودروهای برقی به حساب می آید. اگر این نوع باتری به تولید انبوه برسد، می تواند استانداردهای جدیدی در صنعت خودرو تعریف کند.
همانطور که در بالا نیز اشاره کردیم، عدد ۴۵۱.۵ بیش از دو برابر چگالی انرژی باتری های LFP تجاری فعلی است. چنانچه پایداری باتری جدید چینی ها در تست های بلندمدت اثبات شود، خودروهای برقی با برد هزار کیلومتر و شارژ کردن کامل در زمانی مشابه با سوختگیری در پمپ بنزین، دیگر یک رویا نخواهند بود.
رقابت غول های چینی بر سر فتح قله ۵۰۰ وات ساعت بر کیلوگرم به شدت در جریان است و هرکس زودتر به تولید انبوه برسد، نام خود را وارد تاریخ خواهد کرد.
اگرچه هنوز تا تجاری سازی کامل این فناوری فاصله داریم، اما یک نکته روشن است: باتری های جامد با چگالی انرژی بالا و شارژ فوق سریع، به آرامی در حال خروج از پشت درهای آزمایشگاه هستند و در عرض چند سال آینده، به احتمال خیلی قوی صنعت خودرو را برای همیشه دگرگون خواهند کرد.