8. Dezember 2020 durch Steve Hanley
Batterie-Starts sind ein Dutzend. Wenn wir darüber berichten, beginnen wir normalerweise mit einer Warnung an die Leser, dass Ankündigungen über Durchbrüche in der Batterietechnologie mit einer gewissen Skepsis aufgenommen werden sollten. Seit fast einem Jahrzehnt QuantumScape hat an der Perfektionierung der Festkörper-Lithiumbatterie gearbeitet und eine beträchtliche Investition von Volkswagen und Bill Gates angezogen. Gewöhnliche Lithium-Ionen-Batteriezellen verwenden einen halbflüssigen Elektrolyten, der sich unter bestimmten Umständen entzünden oder explodieren kann. QuantumScape ersetzt den Elektrolyten durch einen dünnen Metallstreifen, wodurch die Batterien kleiner und sicherer werden Vermögen.
Anerkennung: QuantumScape
In einer Pressemitteilung vom 8. Dezember veröffentlichte QuantumScape Leistungsdaten für seine Lithium-Metall-Batterie – etwas, das nur wenige andere Batterie-Startups getan haben. Hier sind die relevanten Teile dieser Version:
Die neu veröffentlichten Ergebnisse von QuantumScape, die auf Tests von einschichtigen Batteriezellen basieren, zeigen dies
Festkörperabscheider können mit sehr hohen Leistungsraten arbeiten und ermöglichen eine 15-minütige Leistung Laden Sie auf 80% Kapazität auf, schneller als bei herkömmlichen Akkus oder alternativen Festkörperansätzen sind in der Lage zu liefern. Darüber hinaus zeigen die Daten, dass die QuantumScape-Batterietechnologie in der Lage ist von hunderttausenden von Meilen und ist für den Betrieb in einem weiten Bereich von ausgelegt Temperaturen, einschließlich Ergebnisse, die einen Betrieb bei -30 Grad Celsius zeigen.
Die getesteten Zellen waren großflächige einschichtige Beutelzellen im kommerziellen Zielformfaktor mit Kein Überschuss an Lithium an der Anode und an den dicken Kathoden (> 3 mAh / cm²)) mit einer Geschwindigkeit von einer Stunde Laden und Entladen (1C Ladung und 1C Entladung) bei 30 Grad Celsius. Diese Tests zeigten eine robuste Leistung dieser einschichtigen Beutelzellen selbst bei diesen hohen Raten, Dies führt nach 800 Zyklen zu einer verbleibenden Kapazität von mehr als 80% (was eine hohe Kolumbie zeigt Wirkungsgrad von mehr als 99,97%).
Nicht weniger eine Persönlichkeit als Stan Whittingham, Miterfinder der Lithium-Ionen-Batterie und Gewinner des Nobelpreises 2019, sagt: „Das Schwierigste an der Herstellung einer funktionierenden Festkörperbatterie ist die Notwendigkeit, gleichzeitig die Anforderungen einer hohen Energiedichte zu erfüllen ( 1.000 Wh / L), schnelle Ladung (dh hohe Stromdichte), lange Lebensdauer (größer als 800 Zyklen) und Betrieb mit großem Temperaturbereich. Diese Daten zeigen, dass die Zellen von QuantumScape all diese Anforderungen erfüllen, was noch nie zuvor berichtet wurde. Wenn QuantumScape diese Technologie in die Massenproduktion bringen kann, birgt sie das Potenzial, die Branche zu verändern. “
Anerkennung: QuantumScape
In seiner Pressemitteilung nennt QuantumScape vier Gründe, warum seine Lithium-Metall-Batterie überlegen ist:
- Kein Überschuss an Lithium: Zusätzlich zur Eliminierung der Kohlenstoff- oder Kohlenstoff / Silizium-Anode erhöht das Festkörperdesign von QuantumScape die Energiedichte weiter, da kein überschüssiges Lithium auf der Anode verwendet wird. Einige frühere Versuche mit Festkörperbatterien verwendeten eine Lithiumfolie oder eine andere abgeschiedene Lithiumanode, die die Energiedichte verringert.
- Langes Leben: Da die Nebenreaktion zwischen dem flüssigen Elektrolyten und dem Kohlenstoff in der Anode herkömmlicher Lithium-Ionen-Zellen eliminiert wird, ist die Batterietechnologie von QuantumScape für eine Lebensdauer von Hunderttausenden von Kilometern ausgelegt. Alternative Festkörperansätze mit einer Lithiummetallanode haben typischerweise nicht die Fähigkeit gezeigt, bei Raumtemperaturen (30 Grad Celsius) zuverlässig zu arbeiten, ohne dass Lithium im Überschuss vorhanden ist
Stromdichten (> 3 mAh / cm2) für mehr als einige hundert Zyklen führen zu einem Kurzschluss oder Kapazitätsverlust, bevor das Lebensziel erreicht wird. Im Gegensatz dazu zeigen die heutigen Testergebnisse, dass die Batterietechnologie von QuantumScape über 800 Zyklen mit einer Kapazitätsbeibehaltung von mehr als 80% laufen kann. - Niedertemperaturbetrieb: Der Festkörperabscheider von QuantumScape ist für den Betrieb in einem weiten Temperaturbereich ausgelegt und wurde auf -30 Grad Celsius getestet. Diese Temperaturen machen einige andere Festkörperdesigns funktionsunfähig.
- Sicherheit: Der Festkörperabscheider von QuantumScape ist nicht brennbar und isoliert die Anode auch bei sehr hohen Temperaturen von der Kathode – viel höher als herkömmliche organische Abscheider, die in Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden.
Anerkennung: QuantumScape
"Das ist wirklich unser Ziel, eine Batterie zu bauen, die dazu beitragen kann, dass Elektrofahrzeuge mehr Mainstream werden", sagte Jagdeep Singh, CEO von QuantumScape Vermögen. „Diese Technologie hat jetzt das Potenzial, in den nächsten Jahren auf echten Straßen in echte Autos einzudringen.“ Und doch Vermögen warnt, dass die bisher durchgeführten Demonstrationen eine kleine Batterie von der Größe einer dicken Spielkarte beinhalten. Das Unternehmen muss noch nachweisen, dass es größere Batterien und in großen Mengen herstellen kann.
Das Hochfahren der Produktion wird einige Zeit dauern. Volkswagen will im Jahr 2025 Autobatterien mit QuantumScape-Technologie produzieren. Wenn alles wie geplant verläuft, erwartet QuantumScape ein allmähliches Umsatzwachstum von 39 Mio. USD im Jahr 2025 auf 275 Mio. USD im Jahr 2026 auf 3,2 Mrd. USD im Jahr 2027.
"Wir würden es lieben, schneller zu sein, aber die Realität ist, dass Sie es nicht können", sagte Singh. "Wo wir heute sind, haben wir die Materialien, wir haben gezeigt, dass sie funktionieren, und jetzt brauchen wir ein gutes Team, das weiß, was es tut, um die Produktion zu vergrößern und Fabriken zu bauen."
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Über den Autor
Steve Hanley Steve schreibt über die Schnittstelle zwischen Technologie und Nachhaltigkeit in seinen Häusern in Florida und Connecticut oder anderswo, wo ihn die Singularität führen könnte. Du kannst ihm folgen Twitter aber nicht auf Social-Media-Plattformen, die von bösen Overlords wie Facebook betrieben werden.