Обіцянка батареї, що заряджається за шість хвилин, не нова. Такі розробки з’являються у лабораторіях, про них пишуть у прес-релізах, а потім вони згасають. Чому? Тому що хімічна індустріалізація – це кошмар. Занадто складно чи дорого конкурувати з існуючими виробничими лініями. Стартап Echion Technologies стверджує, що йому вдалося зламати цей код.
Жан Де Ла Верпіл’єр заснував Echion під час навчання в аспірантурі з нанонауки у Кембриджському університеті. Комерційна пропозиція компанії агресивна. Компанія заявляє, що її нова літій-іонна хімія може скоротити час заряджання смартфонів та електромобілів лише до шести хвилин. На відміну від багатьох інших «проривних» продуктів, що знаходяться на стадії досліджень та розробок, Echion каже, що готова до комерційного запуску наступного року.
Використання секретного порошку замість графіту
Основа технології Echion – просте перемикання. Вона замінює стандартний негативний графітовий електрод літій-іонних батарей на спеціальний фірмовий порошок. Точний хімічний склад є комерційною таємницею. Винахідники стверджують, що матеріал може підтримувати швидке заряджання без загальних ризиків безпеки, таких як тепловий розгін або утворення дендритів.
Якщо так, то батарея, яка використовує цей компонент, може бути повністю заряджена за 6 хвилин. Працює у будь-якому масштабі.
В даний час Echion виробляє кілограм порошку на день. Цього достатньо для батареї електромобіля. Компанія зараз розширює масштаби виробництва з метою досягнення обсягу в 1000 тонн на рік. Вони стверджують, що це не вимагатиме нових заводів. Натомість матеріал можна впровадити в існуючу інфраструктуру виробництва батарей з мінімальними капітальними витратами.
Однак у прес-релізі не згадується жодної конкретної інформації. Неможливо сказати, скільки циклів заряджання витримає батарея до деградації. Чи буде вона такою ж довговічною, як стандартна літій-іонна батарея? Нам доведеться чекати до наступного року, щоби побачити, чи окупиться ставка Echion.
Toshiba SCiB: 6 хвилин – 320 км
Toshiba давно працює у цьому напрямку. У жовтні 2017 року японський гігант анонсував нове покоління технології SCiB (Super Charge ion Battery). Характеристики вражаючі. Заявлено, що запас ходу становить 320 км. після 6 хвилин зарядки. Комерціалізацію заплановано на 2019 рік.
Це не перше демонстраційне випробування швидкого заряджання Toshiba. SCiB була запущена у 2008 році. Оригінальна версія може заряджатися на 90% за 5 хвилин та має термін служби 10 років. Ці батареї використовуються в масових електромобілях, таких як Mitsubishi i MiEV (Peugeot iOn у Франції) та Honda Fit EV. У цих ранніх моделях використовувалися аноди з оксиду літію-титану.
У новій версії ємність була подвоєна за рахунок зміни матеріалу. В аноді нині використовується суміш оксиду ніобію-титану (NbTi). Цей сплав має надпровідні властивості при низьких температурах. Toshiba оголосила, що освоїла метод синтезу та впорядкування кристалів NbTi, який ефективно подвоює густину енергії в порівнянні з традиційними конструкціями на основі літату титанату.
Прототипні випробування SCiB ємністю 50 Ач показали, що вона може витримати 5000 циклів заряджання, зберігаючи 90% своєї початкової ємності. Батарея також стійка до холодних погодних умов. Заряджання ефективне при температурах до -10°C і займає близько 10 хвилин для досягнення значного рівня заряду. Ця витривалість підтверджує твердження про те, що автомобіль може проїхати 320 кілометрів після 6-хвилинної швидкої зупинки.
Обіцянка перших 5 хвилин
Тиск із боку надшвидкої зарядки не нове. У листопаді 2009 року Toshiba оголосила про плани масового виробництва батарей SCiB для автомобільної промисловості. Мета була смілива: заряджати електромобіль за п’ять хвилин.
Вони визначили шлях SCiB для підвищення конкурентоспроможності у питаннях заряджання та заправки. Вимірювався час заряджання до 90% за 5 хвилин. Довговічність також є перевагою, що продається. За словами Toshiba, батарея може витримати понад 6000 циклів заряду/розряду протягом 10 років щоденного використання без значного зниження продуктивності.
Розрив між прототипом та продуктом – велика перешкода. Echion робить ставку на те, що її підхід на основі порошку дозволить уникнути цінового бар’єру. Toshiba удосконалює аноди з оксидних сплавів вже понад десять років. Обидві сторони прагнуть однієї і тієї ж святої чаші. Час минає, і час вирушає на перевірку того, чи зможуть обидві сторони виконати свою обіцянку 6-хвилинної зарядки в масштабах.
Різниця в часі зарядки: від 30 хвилин до декількох годин
Toshiba розширює свою присутність. Компанія вже володіє власним виробничим підприємством з випуску батарей SCiB та планує відкрити другий завод навесні 2011 року. Її мета дуже амбітна: виробляти 500 000 батарей на місяць у перший рік, а потім розширити виробництво для забезпечення постачання великим виробникам гібридних та електромобілів. Серед них – очікувані гібриди, що підключаються, такі як Chevrolet Volt і Opel Ampera.
Поточна реальність електромобілів різко контрастує із цим. Більшість літій-іонних батарей, що випускаються, заряджаються протягом декількох десятків хвилин. Візьмемо, наприклад, Nissan Leaf та Mitsubishi i-MiEV. Обидві моделі були представлені на європейському ринку наприкінці 2010 року. Заряджання на 80% займає 30 хвилин, але при використанні окремої зарядної станції. Підключення до стандартної розетки на 200 вольт може тривати кілька годин.
Саме ця різниця визначає досвід користувача. Швидка зарядка існує, але залежить від конкретної інфраструктури. Повільна зарядка є універсальною, але незручною для швидкого поповнення запасу енергії. Технологія SCiB від Toshiba покликана заповнити цю прогалину за рахунок більш високої щільності потужності та швидкості поглинання енергії.
«Саме ця різниця визначає користувальницький досвід. Швидка зарядка існує, але залежить від конкретної інфраструктури».
Для водіїв різниця між 30 хвилинами та трьома годинами можна порівняти з різницею між короткою перервою на каві та довгим обідом з друзями. Інфраструктура визначає поведінку. У тих районах, де зосереджено швидкі зарядні станції, тривога за запас ходу знижується. Якщо доступні лише стандартні розетки, водії планують свої поїздки, виходячи з часу заряджання. Розширення Toshiba свідчить про те, що галузь інвестує у обсяги виробництва, щоб знизити витрати та покращити доступність.
Швидкість – не єдина проблема. Йдеться про стабільність. Чи витримає електромережа таке навантаження? Чи можуть батареї витримувати багаторазові швидкі цикли без деградації? Ще один завод Toshiba дає відповідь. Більше виробництва означає більше даних. Більше інформації означає досконалішу хімію батарей.
Тим часом, час не чекає.
