Чому твердотільні батареї знову в центрі уваги
Твердотільні батареї для електромобілів поволі переходять із лабораторій у виробництво. SK On, корейський гігант з виробництва акумуляторів та постачальник Hyundai, Kia, Ford і Nissan, оголосив про відкриття першої пілотної виробничої лінії в місті Daejeon і планує комерціалізацію до кінця десятиліття.
Що змінюють тверді електроліти
Ці батареї замінюють рідкий електроліт - речовину, що відповідає за переміщення іонів під час заряду й розряду - на твердий електроліт. Теоретично це дає кращу стійкість до займання, значне збільшення енергощільності і швидшу зарядку.
Понад десять років фахівці називають твердотільні акумулятори «святим Граалем» батарейних технологій у наукових публікаціях. Водночас критики застерігали: технологія надто теоретична, а масштабування - надскладне. Попри це, виробники авто та батерейні компанії продовжують інвестиції - і підходять ближче до практичної реалізації.
Пілотні зразки та співпраця
Лінія SK On вироблятиме прототипні комірки для оцінки та валідації перед масовим запуском. Компанія співпрацює з американським стартапом Solid Power, стверджуючи, що їхні комірки мають енергощільність 800 Wh/L - це значно вище за середні 400–500 Wh/L нікельвмісних літій-іонних осередків.
SK On також заявляє про перспективу досягнення 1,000 Wh/L з часом. Крім того, їхня пілотна фабрика площею близько 4645 m² використовуватиме технологію «warm isostatic press-free» для рівномірного пресування електродів, що має підвищити енергощільність і загальну ефективність.
Матеріали, виклики та рішення
Найпоширеніші матеріали твердого електроліту - сульфіди, полімери, керамічні оксиди або їхні гібриди. SK On повідомляє, що їхня лінія розпочне з сульфідних твердотільних батарей, а деякі лінії також вироблятимуть літій-металеві батареї, де графітовий анод замінюють на чистий літій.
Однак компанія визнає: виробництво таких комірок далеке від простого. Патентована технологія вимагає складної операції - герметизації комірок - яку складно автоматизувати на безперервній лінії. Саме це SK On планує відпрацювати під час пілотного циклу.
Щоб вирішити проблему опору і перегріву, SK On модифікувала рецептури змішування та пресування матеріалів, що знижує внутрішній опір і робить осередки холоднішими та ефективнішими. Також покращено звʼязок електродів з твердим електролітом, що сприяє більшому строку служби та стабільності.
Терміни та промислові плани
Комерційний випуск твердотільних батарей заплановано на 2029 рік, на рік раніше, ніж заявлено раніше. Окрім цього, SK On працює над запуском дешевих батарей літій-залізо-фосфатного (LFP) типу в США для систем зберігання енергії, а у спільному підприємстві BlueOval SK з Ford вже розпочато виробництво NMC-батарей на заводі в Глендейлі, Кентуккі.
Чи швидко твердотільні батареї змінять автопарк?
Питання відкрите, але пілотні лінії й комерційні терміни від таких гравців, як SK On, - це сигнал, що технологія виходить із фазі експерименту. Для індустрії це потенційний стрибок у дальності ходу, безпеці та швидкості заряджання. Для споживача - обіцянка більш надійних і безпечних електромобілів із реальнішим запасом ходу.
Якщо порівнювати з конкурентами, деякі компанії фокусуються на інших підходах ( LFP або вдосконалені NMC), тож твердотільні батареї зможуть заповнити нішу преміум-рішення або запропонувати радикальне підвищення щільності енергії. Прогноз: упродовж наступного десятиліття ми побачимо поетапну інтеграцію - від прототипів до ніші високопродуктивних моделей, а потім - до ширшого масового використання.
Тож чи приїде «нова ера» батерей? Швидше питання не «якщо», а «коли» - і зараз ми бачимо, що відповідь стає ближчою.
