Fraunhofer ISE laboratorijā pašražotas 25 Ah pouch šūnas ar silīcija bagātām anodēm pēc vairāk nekā 1000 pilniem cikliem saglabāja virs 83 % sākotnējās kapacitātes. Tas ir nozīmīgs solis, jo tieši ciklu stabilitāte līdz šim bija galvenā barjera silīcija anodu plašākai izmantošanai.
Kas sasniegts laboratorijā
Šūnas izgatavotas projektā StrOboBatt uz semiautomātiskas līnijas. Anodes aktīvajā materiālā silīcija-oglekļa kompozīts veido 51 %. Kopā ar niķeļa bagātu katodu šūnas sasniedza 280 Wh/kg gravimetrisko enerģijas blīvumu neoptimizētā pētniecības formātā. Industriāli optimizētā pouch formātā institūts prognozē aptuveni 330 Wh/kg.
Salīdzinājumam: mūsdienu NMC un NCA šūnas tipiski atrodas zemākos rādītājos, bet LFP šūnas ir ievērojami zemākas. 330 Wh/kg nozīmētu aptuveni 20–35 % pieaugumu pret tipiskām mūsdienu niķeļa šūnām.
Kāpēc spiediens ir kritisks
Silīcijs uzlādes laikā var izplesties līdz 300 %, kamēr grafīts tikai par 10–12 %. Tas rada mehānisku stresu un kontaktu zudumu. Pētnieki pierādīja, ka aksiālais spiediens 1000 kPa (apmēram 10 bar) stabilizē elektrodu kontaktu un ļauj sasniegt minēto ciklu stabilitāti. Pie zemāka 300 kPa spiediena kapacitāte kritās ievērojami straujāk, īpaši 1C režīmā.
Ko tas nozīmē praktiski
Ar tādu pašu baterijas svaru vidējās klases elektroauto teorētiski varētu pāriet no aptuveni 75 kWh uz gandrīz 100 kWh. Reālais diapazons tad no apmēram 450 km varētu pieaugt virs 600 km. Tas uzlabotu ikdienas lietojamību bez papildu masas, kas ietekmē arī efektivitāti un izmaksas.
Eiropai svarīgs ir arī izejvielu aspekts. Grafītu pašlaik lielākoties importē no Āzijas. Silīcija kompozīti ļauj daļu vērtības ķēdes novirzīt uz Eiropu, jo silīciju iespējams iegūt un apstrādāt reģionāli.
Kas vēl nav zināms
Rezultāti ir laboratorijas un pētniecības šūnu līmenī. Nav publiskots konkrēts laika grafiks sērijveida ražošanai, izmaksas vai saderīcība ar reāliem transportlīdzekļu bateriju pārvaldības sistēmām. Testos arī redzams, ka dinamiskos, augstas jaudas apstākļos lietderīgā kapacitāte krītas straujāk nekā maigos ciklos — tas būs jāņem vērā nākotnes sistēmās.
Tehnoloģija vēl nav komerciāli pieejama, taču tā ir viens no konkrētākajiem soļiem pretī silīcija bagātām anodēm, kas varētu palielināt masu tirgus elektroauto diapazonu bez papildu svara.
Avots: Fraunhofer ISE
Avots: electrive.com
Avots: pv magazine
Noderīgi resursi auto entuziastiem: