Krachtiger, duurzamer, sneller opladen.
Die beloften worden gedaan met betrekking tot een nieuw ontworpen lithiumbatterij die de huidige race om een ​​toekomstige generatie elektrische voertuigen van stroom te voorzien een halt kan toeroepen.
QuantumScape, gesteund door Volkswagen en Bill Gates, kondigde op een virtuele Battery Day-persconferentie aan dat de 10-jarige inspanning om een ​​solid-state lithiumbatterij te produceren een grote sprong voorwaarts heeft gemaakt in de laatste tests van het concept.
De huidige lithium-ionbatterijen bevatten een vloeistof die dient als elektrolyt waardoor lithiumionen zich tussen een positieve kathode en een negatieve anode kunnen verplaatsen en daarbij energie opwekken. Het zijn sleutelcomponenten van laptops en smartphones, maar ook van voertuigen.
Maar lithium-ionbatterijen voor auto’s hebben nadelen: de oplaadtijd kan aanzienlijk zijn, ze bevatten brandbare inhoud die bij een botsing kan ontbranden en ze kunnen bij zeer lage temperaturen bevriezen. Onderzoekers hebben jarenlang superieure materialen getest, zoals polymeren en keramiek, die deze problemen verhelpen.
QuantumScape’s antwoord is de lithium-metaalbatterij. Een droge keramische scheider neemt de plaats in van de vloeibare elektrolyt en zorgt voor een efficiëntere overdracht van energie als ionen paden doorkruisen. De batterij is niet 100 procent vast – er zit een gelcomponent in de nieuwe batterij – maar het lijkt erop dat de nadelen van de vloeibare elektrolyt zijn weggenomen. Het werkt bij koud weer zonder te bevriezen en onderdrukt de groei van elektrolytendendrieten die de efficiëntie van lithium-ionbatterijen belemmeren.
De testresultaten waren indrukwekkend. Door lithium-metaal aangedreven voertuigen kunnen 80 procent verder reizen dan voertuigen die zijn uitgerust met lithium-ionbatterijen. Ze gaan ook langer mee: ze behouden meer dan 80 procent van hun capaciteit na 800 oplaadcycli, veel meer dan de huidige batterijen. Een bedrijfsblog stelt dat dit zich zou kunnen vertalen in batterijen die een voertuig “honderdduizenden kilometers” zullen aandrijven voordat ze moeten worden vervangen.
En het heeft een snelle oplaadtijd, tot 80 procent van de batterijcapaciteit in slechts 15 minuten. (Is de herhaling van het cijfer “8” in deze specificaties een subliminale knipoog naar de potentieel lucratieve Chinese markt, waar “8” als een geluksgetal wordt beschouwd?)
“We denken dat we de eersten zijn die solid-state oplossen”, zei Jagdeep Singh, oprichter en CEO van QuantumScape. “We zien niets aan de horizon dat in de buurt komt van wat we doen.”
Maar QuantumScape is niet de enige die op zoek is naar een betere batterij. China’s batterijfabrikant CATL, LG Chem, Samsung, Panasonic en Tesla deden allemaal mee aan de race. Toyota was gepland om een ​​solid-state cel te onthullen op de Olympische Spelen van dit jaar in Tokio voordat de pandemie die plannen tot zinken bracht.
Een startup genaamd Solid Power is begonnen met de fabricage van een vergelijkbaar type batterij met een op sulfide gebaseerde elektrolyt die sterk geleidend is. Ford, BMW en Hyundai hebben zich bij de inspanning aangesloten.
QuantumScape heeft niet onthuld waaruit zijn elektrolyt is samengesteld, maar MIG Technology Review meldt dat sommige experts geloven dat het een oxide is dat bekend staat als LLZO, dat wordt gezien als een veelbelovende elektrolytkandidaat voor vaste-satébatterijen.
QuantumScape staat nog steeds voor uitdagingen. Tests op de nieuwe batterij zijn uitgevoerd op enkellaagse cellen. De definitieve versie van de batterij vereist tot 100 lagen, en naarmate de dikte toeneemt, nemen ook mogelijke wegversperringen en problemen toe.
Maar het concept werd met enthousiasme begroet.
“Het moeilijkste aan het maken van een werkende solid-state batterij is de noodzaak om tegelijkertijd te voldoen aan de vereisten van hoge energiedichtheid, snel opladen, lange levensduur en werking met een breed temperatuurbereik”, zei Nobelprijswinnaar Stan Whittingham van 2019, een co- uitvinder van de lithium-ionbatterij. “Deze gegevens laten zien dat de cellen van QuantumScape aan al deze vereisten voldoen, iets wat nog nooit eerder is gemeld. Als QuantumScape deze technologie in massaproductie kan krijgen, heeft het het potentieel om de industrie te transformeren.”
www.quantumscape.com/
