Ο κινεζικός κολοσσός στον τομέα των μπαταριών, CATL, ανακοίνωσε μια σημαντική πρόοδο στην τεχνολογία μπαταριών μετάλλου λιθίου (LMB), με τη βοήθεια μιας μεθόδου που ονομάζεται ποσοτική χαρτογράφηση.
Διαβάστε Επίσης
Η ανακάλυψη αυτή ανοίγει νέους, ανεξερεύνητους ορίζοντες στον σχεδιασμό και τη στρατηγική των ηλεκτρολυτών, με πιθανές επιπτώσεις σε μια ευρεία γκάμα εφαρμογών, από ηλεκτρικά αυτοκίνητα έως και ηλεκτρική αεροπλοΐα.
Σύμφωνα με την CATL, η τεχνολογική αυτή καινοτομία επιτρέπει στις μπαταρίες αυτού του τύπου (LMB) να συνδυάζουν υψηλή ενεργειακή πυκνότητα με παρατεταμένη διάρκεια ζωής, δύο χαρακτηριστικά που σπανίως συνυπάρχουν.
Ενδεικτικά, ένα πειραματικό πρωτότυπο άντεξε 483 κύκλους φόρτισης, με δυναμική να ενσωματωθεί σε σύγχρονες σχεδιαστικές προσεγγίσεις που προσφέρουν ενεργειακή πυκνότητα άνω των 500 Wh/kg.
Συγκριτικά, η μπαταρία στερεάς κατάστασης που εξελίσσουν οι Stellantis και Factorial, διαθέτει ενεργειακή πυκνότητα 375 Wh/kg. Αυτό σημαίνει πως η πρόταση της CATL υπερβαίνει την υπάρχουσα τεχνολογία κατά περισσότερο από 33%.
Το πρόβλημα της διάρκειας ζωής
Παρότι οι LMBs θεωρούνται το μέλλον των μπαταριών λόγω της υψηλής ενεργειακής τους πυκνότητας, όντας ιδανικές για μακρινές αποστάσεις και απαιτητικές εφαρμογές, παραδοσιακά "υποφέρουν" από μικρή διάρκεια ζωής, κάτι που περιορίζει τη βιωσιμότητα τους σε εμπορικό επίπεδο.
Η CATL κατάφερε να σπάσει αυτό το φράγμα αναπτύσσοντας προηγμένες αναλυτικές τεχνικές, οι οποίες παρακολουθούν την εξέλιξη του ενεργού λιθίου και των επιμέρους συστατικών του ηλεκτρολύτη καθ’ όλη τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.
Η εταιρεία περιγράφει τη μετάβαση αυτή ως μεταμόρφωση ενός "μαύρου κουτιού" σε ένα "λευκό κουτί", αποκαλύπτοντας τις κρίσιμες αιτίες αστοχίας των κυψελών.
Αντίθετα με ό,τι θεωρούνταν μέχρι σήμερα, όπως η αποδόμηση του διαλύτη ή η συγκέντρωση "νεκρού λιθίου", η κύρια αιτία αστοχίας είναι, σύμφωνα με τα ευρήματα, η συνεχής κατανάλωση του άλατος LiFSI.
Μάλιστα, μέχρι να "πεθάνει" η κυψέλη, το 71% του LiFSI έχει ήδη καταναλωθεί, κάτι που υποδεικνύει την ανάγκη για ηλεκτρολύτες μεγαλύτερης αντοχής.
Ποια είναι η λύση
Με βάση τα παραπάνω ευρήματα, η CATL προχώρησε σε έναν επανασχεδιασμό της σύστασης του ηλεκτρολύτη, χρησιμοποιώντας διαλυτικό μικρότερου μοριακού βάρους.
Το αποτέλεσμα ήταν εντυπωσιακό: βελτιωμένη ιοντική αγωγιμότητα, μειωμένο ιξώδες και αυξημένο ποσοστό άλατος LiFSI, χωρίς να αυξηθεί η συνολική μάζα του ηλεκτρολύτη.
Αν όλη αυτή η τεχνική ορολογία ακούγεται δυσνόητη, η ουσία είναι μία. Ο κύκλος ζωής της μπαταρίας διπλασιάστηκε. Η ίδια η CATL χαρακτηρίζει τη νέα αυτή προσέγγιση ως "παραδειγματική στροφή" (paradigm shift) στην ανάπτυξη μπαταριών, που δεν είναι απλώς ενεργειακά αποδοτικές, αλλά και σχεδιασμένες να διαρκούν.
