CATL podwoił żywotność i pobił rekordy gęstości baterii elektryka

Rewolucyjne odkrycie największego producenta baterii na świecie

CATL, światowy lider w produkcji akumulatorów, dokonał przełomowego odkrycia w dziedzinie baterii litowo-metalowych (LMB), które może odmienić przyszłość elektromobilności. Firma przeprowadziła zaawansowane analizy mające na celu zwiększenie gęstości energetycznej baterii przy jednoczesnym zachowaniu ich długiej żywotności. To kluczowe osiągnięcie zostało opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Nature Nanotechnology.

Chemia baterii stosowanych w pojazdach elektrycznych jest niezwykle złożona, wymagająca precyzyjnego równoważenia wielu czynników. Konieczne jest znalezienie idealnej harmonii między wydajnością a trwałością, co stanowiło dotychczas największe wyzwanie dla branży. Baterie litowo-metalowe od dawna postrzegane są jako kolejny znaczący krok w rozwoju technologii akumulatorów, jednak ich praktyczne zastosowanie było ograniczone przez fundamentalny problem związany z zachowaniem równowagi między tymi dwoma kluczowymi parametrami.

Innowacyjne podejście CATL opiera się na kwantowym mapowaniu struktur baterii, co pozwoliło na głębsze zrozumienie procesów zachodzących w ich wnętrzu. Dzięki temu możliwe stało się opracowanie baterii LMB charakteryzujących się wysoką gęstością energetyczną oraz przedłużoną żywotnością, co rozwiązuje długotrwały problem tej dziedziny. Zoptymalizowany prototyp osiągnął imponującą żywotność wynoszącą 483 cykle ładowania i może być zintegrowany z najnowocześniejszymi projektami, osiągając gęstość energetyczną przekraczającą 500 Wh/kg.

ZOBACZ RÓWNIEŻ: Chiny znowu zachwyciły. CATL prezentuje przełomowe baterie

Techniczne wyzwania baterii litowo-metalowych i ich rozwiązanie

Baterie LMB wyróżniają się wyjątkowo wysoką gęstością energetyczną, co czyni je idealnym kandydatem na system akumulatorów nowej generacji, szczególnie w zastosowaniach takich jak pojazdy elektryczne. Głównym problemem, który hamował ich komercjalizację, była trudność w znalezieniu optymalnego punktu równowagi między gęstością energetyczną a żywotnością baterii. Dotychczasowe próby poprawy pierwszego parametru, skutkowały znaczącym skróceniem czasu życia baterii.

CATL opracował i udoskonalił zestaw technik analitycznych umożliwiających śledzenie ewolucji aktywnego litu oraz każdego komponentu elektrolitu podczas całego cyklu życia baterii. To innowacyjne podejście przekształciło dotychczasową „czarną skrzynkę” w „białą skrzynkę”, ujawniając krytyczne ścieżki wyczerpywania się zasobów prowadzące do awarii ogniwa. Dzięki tej metodologii możliwe stało się precyzyjne zidentyfikowanie rzeczywistych przyczyn degradacji baterii.

Najbardziej zaskakującym odkryciem było to, że przyczyny awarii ogniw nie były związane z wcześniej podejrzewanymi czynnikami, takimi jak degradacja rozpuszczalnika, akumulacja martwego litu czy zmiany w środowisku solwatacyjnym. Rzeczywistym winowajcą okazało się ciągłe zużycie soli elektrolitycznej LiFSI, które pod koniec życia baterii sięgało aż 71%. To odkrycie wskazało, że trwałość elektrolitu jest kluczowym czynnikiem determinującym długotrwałą wydajność baterii.

ZOBACZ RÓWNIEŻ: Bateria nowej generacji dla elektrycznych ciężarówek. CATL zaprezentował Tectrans-T

Innowacyjne rozwiązanie i perspektywy na przyszłość

CATL nie ograniczył się jedynie do identyfikacji problemu, ale opracował również skuteczne rozwiązanie. Firma zoptymalizowała skład elektrolitu poprzez wprowadzenie rozcieńczalnika o niższej masie cząsteczkowej. To pozornie proste rozwiązanie przyniosło spektakularne rezultaty – bez zwiększania masy elektrolitu udało się zmniejszyć jego lepkość i poprawić przewodność. Efektem tych modyfikacji było podwojenie żywotności baterii do 483 cykli przy zachowaniu kompatybilności z gęstością energetyczną przekraczającą 500 Wh/kg.

Aby lepiej zrozumieć skalę tego osiągnięcia, warto porównać je z innymi rozwiązaniami badanymi w branży. Głównym konkurentem są baterie półprzewodnikowe, nad którymi pracują wiodące koncerny motoryzacyjne. Przykładowo, Stellantis we współpracy z Factorial zaprezentował niedawno model baterii o gęstości energetycznej wynoszącej 375 Wh/kg. Nowy format opracowany przez CATL przewyższa to rozwiązanie o imponujące 33%, co stanowi znaczący skok technologiczny.

Ouyang Chuying, współprzewodniczący działu badań i rozwoju CATL oraz zastępca dyrektora wykonawczego Laboratorium 21C, podkreśla wagę tego odkrycia: „Dostrzegliśmy cenną okazję połączenia badań akademickich z ich praktycznym zastosowaniem w komercyjnych ogniwach baterii. Nasze odkrycia jasno wskazują, że zużycie soli LiFSI, a przede wszystkim całkowite stężenie soli, jest czynnikiem decydującym o długowieczności baterii”. To stwierdzenie podkreśla znaczenie fundamentalnych badań naukowych dla rozwoju praktycznych rozwiązań technologicznych, które mogą zrewolucjonizować branżę motoryzacyjną i przyspieszyć transformację w kierunku zrównoważonego transportu.