Использование твердотельного электролита вместо обычного жидкого позволяет запасать в батареях существенно больше энергии по массе и объему. Однако создание аккумулятора, способного конкурировать с нынешними литий-ионными батареями в электромобилях по скорости зарядки и разрядки, сроку службы и безопасности оказалось непросто.

В начале года Джагдип Сингх, исполнительный директор QuantumScape, рассказал, что его компания разработала прорывную технологию, и ею уже заинтересовалась Volkswagen, которая собирается оснащать твердотельными аккумуляторами свои автомобили и грузовики с 2025 года. VW инвестировала в стартап $300 млн и создала совместное предприятие по производству этих батарей, пишет Technology Review.

Однако, до сих пор мало что было известно о технологии QuantumScape, пока 8 декабря компания не представила прессе результаты лабораторных исследований. Кое-какие детали все еще остаются в тайне, в том числе, ряд ключевых материалов и процессов, но, по словам Сингха, твердотельная батарея QuantumScape способна увеличить продажи электромобилей, поскольку обладает преимуществами над конкурентами по запасу хода, скорости зарядки, сроку службы, цене и безопасности.

В частности, батарея QuantumScape способна заряжаться до 80% за 15 минут. И сохраняет более 80% своей емкости после 800 с лишним циклов, что в среднем эквивалентно 386 000 км пробега (примерно 14-16 лет обычной эксплуатации автомобиля).

Также батарея продемонстрировала низкую степень деградации даже после агрессивной зарядки и разрядки. Наконец, компания утверждает, что такой аккумулятор способен увеличить запас хода электротранспорта более чем на 80% по сравнению с обычными литий-ионными батареями. То есть на примере не самой заряженной по мощности батареи Tesla пробег увеличится с 500 км до 900 км.

Одна из главных инноваций стартапа — разработка керамического электролита, который служит также разделителем. Толщиной всего несколько десятков микрометров, он снижает образование дендритов, но остается проницаемым для ионов лития. Сингх отказался назвать материал, из которого сделан этот сепаратор, заявив, что это один из самых охраняемых секретов компании.

Другое крупное достижение в том, что батарея производится без отдельного анода. Когда она заряжается, ионы лития в катоде движутся через сепаратор и формируют идеально плоский слой между ним и электрическим контактом. Затем, в ходе разрядки, почти все ионы возвращаются к катоду. Такая конструкция снижает массу, объем и стоимость батареи.

Результаты лабораторных тестов придется еще подтвердить в полевых условиях, но Сингх убежден, что технология готова к серийному производству и не требует никакого дополнительного прорыва в химии.

Добавив щепотку графена в керамический порошок, ученые из США создали самый прочный электролит для твердотельных батарей. Они намерены продолжить экспериментировать с материалом и испытать альтернативные виды керамики, чтобы еще больше повысить производительность батареи.