Electrek поговорил с доктором Грегом Хитцем, основателем и техническим директором компании ION Storage Systems из Белтсвилля, штат Мэриленд, о том, что такое твердотельные аккумуляторы, почему они считаются «единорогом» аккумуляторных технологий, почему они еще не вышли на рынок и как его компания работает над тем, чтобы сдвинуть ситуацию с мертвой точки.
Electrek: Не могли бы вы объяснить, что такое твердотельные аккумуляторы, для чего они используются и чем отличаются от литий-ионных аккумуляторов?
Грег Хитц: Твердотельные аккумуляторы заменяют легковоспламеняющийся жидкий электролит в традиционном литий-ионном аккумуляторе твердым электролитом, который выполняет ту же функцию. Они считаются ключом к обеспечению безопасности и плотности энергии, необходимых для передовых электромобилей и электрической авиации.
Однако важно отметить, что не все твердотельные аккумуляторы одинаковы. Различные материалы и конфигурации, лежащие в основе технологий твердотельных аккумуляторов, имеют значение для безопасности, производительности, плотности энергии и возможности производства.
Electrek: Твердотельные аккумуляторы часто называют «единорогом» аккумуляторных технологий. Почему так?
Грег Хитц: Это отличная аналогия — вы никогда не видели твердотельный аккумулятор, точно так же, как вы никогда не видели единорога. Твердотельные аккумуляторы давно обладают потенциалом превзойти аккумуляторы, которые вы видите в большинстве электромобилей сегодня; больший запас хода, более короткое время перезарядки, они безопаснее. Но никто еще не продемонстрировал, что твердотельные аккумуляторы могут оправдать свои обещания по производительности, не идя на значительные уступки при интеграции аккумуляторных блоков, такие как требования к нагреву или сжатию, и могут быть произведены с использованием масштабируемых производственных технологий.
Electrek: Почему твердотельные аккумуляторы до сих пор не взлетели?
Грег Хитц: Ни один производитель твердотельных аккумуляторов еще не предложил 100% решение. Если смотреть на отрасль в целом, есть технологии, обладающие невероятной скоростью работы, отличной плотностью энергии, высокой безопасностью, масштабируемым производством и простой интеграцией в блок, но ни один продукт не предлагает всего этого без существенных компромиссов в одном или нескольких других аспектах.
Именно здесь, как мы думаем, ION отличается от других технологий. Наш первый клиент на рынке получит аккумулятор, произведенный в США, который обеспечивает на 40% больше энергии, чем их текущее решение, и отвечает их потребностям по скорости работы, сроку службы и стоимости производства, при этом будучи изначально безопасным.
После нашего первого релиза на рынок наш продукт второго поколения будет включать будущие разработки, которые значительно расширят возможности технологии: удвоение плотности энергии, повышение скорости работы, снижение стоимости производства на порядок, обеспечение длительного срока службы и всех других целей, необходимых для более широкого выпуска на рынок, например, для производства электромобилей.
Electrek: Как твердотельные аккумуляторы могут достичь масштаба?
Грег Хитц: Масштабирование — это сложно, а масштабирование аккумуляторов — еще сложнее.
Во-первых, вам нужно спроектировать аккумулятор так, чтобы он использовал обильные и недорогие ресурсы. Кобальт и никель дороги и их трудно добывать. ION разработала аккумулятор с анодом без лития, который поддерживает катоды без никеля и кобальта.
Во-вторых, и, возможно, самое главное, вам нужно спроектировать аккумулятор, подходящий для производства. Главные цели здесь — энергия на единицу площади, поскольку стоимость производства обычно рассчитывается на единицу площади, а аккумуляторы продаются за единицу энергии, и использование высокомасштабируемых существующих производственных технологий.
В-третьих, вам нужно создать взаимовыгодные условия для производственных партнеров в экосистеме. Производство твердотельных аккумуляторов — это совершенно новая отрасль, и нет широкомасштабируемого продукта, который существовал бы без соответствующей отрасли. Посмотрите на количество поставщиков компонентов для электромобилей или для литий-ионных аккумуляторов. Десятки компаний участвуют в производстве каждого проданного устройства. Этот полный пакет пока не существует для твердотельных аккумуляторов.
Наконец, чтобы улучшить производство, вы должны быть в производстве. Вот почему мы выходим на меньшие рынки, прежде чем масштабироваться до электромобилей. Трудности раннего производства стимулируют инновации и делают наше производство для электромобилей более сильным.
Electrek: Почему кобальт и никель стали проблемой для производителей аккумуляторов, и какие еще есть препятствия?
Грег Хитц: Единственный вариант для аккумуляторов высокой плотности энергии на данный момент — это химия на основе никеля и кобальта. Однако существуют альтернативы.
Автопроизводители переходят на более доступные, но менее энергоемкие литий-железо-фосфатные химические составы для своих автомобилей с меньшим запасом хода. Существуют передовые катоды без никеля и кобальта — несовместимые с литий-ионными — которые предлагают более высокую плотность энергии без ограничений цепочки поставок и терпеливо ждут технологии, которая позволит их использовать.
Платформенная технология ION уникальным образом позволяет использовать эти обильные и более энергоемкие химические составы и была продемонстрирована с использованием этих катодов, включая серу и высоковольтные шпинели, среди прочих.
Electrek: На каком этапе мы находимся в плане этичного и устойчивого поиска минералов для твердотельных аккумуляторов?
Грег Хитц: Твердотельные аккумуляторы открывают совершенно новые химические составы, но этой возможностью нужно целенаправленно воспользоваться, чтобы перейти к этичным и устойчивым цепочкам поставок. Мы сотрудничали с поставщиками для обеспечения поставок минералов из Северной Америки и работаем с переработчиками для планирования жизненного цикла.
Фото: ION Storage Systems
Доктор Грег Хитц руководил разработкой многослойной гранатовой структуры и был соучредителем Ion Storage Systems. Он привносит свой опыт в области надлежащей производственной практики в исследовательскую культуру компании, что позволяет эффективно переходить от лабораторных исследований к производственным операциям. Грег получил степень доктора наук по материаловедению и инженерии и степень бакалавра по химической инженерии в Университете Мэриленда.
UnderstandSolar — это бесплатный сервис, который связывает вас с лучшими установщиками солнечных батарей в вашем регионе для получения индивидуальных смет. Tesla теперь предлагает соответствие цен, поэтому важно искать лучшие предложения. Нажмите здесь, чтобы узнать больше и получить свои сметы. — *реклама*.
Лучший комментарий от Doggydogworld
Понравилось 30 людям
Премиальная потребительская электроника (телефоны, ноутбуки, планшеты) будет перебивать электромобили по цене на ранние твердотельные аккумуляторы. Если поставщик твердотельных аккумуляторов в основном говорит об электромобилях, он просто пытается привлечь деньги. Если он в основном говорит о потребительской электронике, он может быть близок к реальному продукту.
Посмотреть все комментарии