Obietnica baterii, którą można naładować w sześć minut, nie jest niczym nowym. Takie zmiany pojawiają się w laboratoriach, pisze się o nich w komunikatach prasowych, a potem zanikają. Dlaczego? Ponieważ industrializacja chemiczna to koszmar. Konkurowanie z istniejącymi liniami produktów jest zbyt trudne lub kosztowne. Startup Echion Technologies twierdzi, że złamał kod.
Jean De La Verpilliere założył firmę Echion podczas studiów podyplomowych w dziedzinie nanonauki na Uniwersytecie w Cambridge. Oferta handlowa firmy jest agresywna. Firma twierdzi, że nowy akumulator litowo-jonowy może skrócić czas ładowania smartfonów i pojazdów elektrycznych do zaledwie sześciu minut. W przeciwieństwie do wielu innych przełomowych produktów, które pozostają na etapie badań i rozwoju, Echion twierdzi, że jest gotowy do komercyjnego wprowadzenia na rynek w przyszłym roku.
Używanie tajnego proszku zamiast grafitu
Technologia Echion opiera się na prostym przełączaniu. Zastępuje standardową ujemną elektrodę grafitową akumulatorów litowo-jonowych opatentowanym specjalnym proszkiem. Dokładny skład chemiczny stanowi tajemnicę handlową. Twórcy twierdzą, że materiał może umożliwiać szybkie ładowanie bez typowych zagrożeń bezpieczeństwa, takich jak niekontrolowana temperatura lub tworzenie się dendrytów.
W takim przypadku akumulator wykorzystujący ten komponent można w pełni naładować w ciągu 6 minut. Działa w każdej skali.
Obecnie Echion produkuje kilogram proszku dziennie. To wystarczy na akumulator do samochodu elektrycznego. Obecnie firma rozszerza skalę produkcji do 1000 ton rocznie. Twierdzą, że nie będzie to wymagało budowy nowych fabryk. Zamiast tego materiał można włączyć do istniejącej infrastruktury produkcji akumulatorów przy minimalnych nakładach kapitałowych.
Komunikat prasowy nie zawiera jednak żadnych konkretnych informacji. Nie da się powiedzieć, ile cykli ładowania wytrzyma akumulator, zanim ulegnie degradacji. Czy wytrzyma tak długo, jak standardowa bateria litowo-jonowa? Będziemy musieli poczekać do przyszłego roku, aby przekonać się, czy zakład Echiona się opłaci.
Toshiba SCiB: 6 minut – 320 km
Toshiba od dawna pracuje w tym kierunku. W październiku 2017 roku japoński gigant ogłosił nową generację technologii SCiB (Super Charge ion Battery ). Charakterystyka jest imponująca. Zasięg ma wynosić 320 km po 6 minutach ładowania. Komercjalizacja planowana jest na rok 2019.
To nie jest pierwsza demonstracja szybkiego ładowania Toshiby. SCiB został wprowadzony na rynek w 2008 roku. Oryginalna wersja może naładować 90% w 5 minut, a jej żywotność wynosi 10 lat. Akumulatory te są stosowane w popularnych pojazdach elektrycznych, takich jak Mitsubishi i MiEV (Peugeot iOn we Francji) i Honda Fit EV. Te wczesne modele wykorzystywały anody z tlenku litu i tytanu.
W nowej wersji pojemność została podwojona poprzez zmianę materiału. W anodzie obecnie wykorzystuje się mieszaninę tlenku niobu i tytanu (NbTi). Stop ten ma właściwości nadprzewodzące w niskich temperaturach. Toshiba ogłosiła, że opanowała metodę syntezy i wyrównywania kryształów NbTi, która skutecznie podwaja gęstość energii w porównaniu z tradycyjnymi konstrukcjami opartymi na tytanianu litu.
Testy prototypu SCiB 50 Ah wykazały, że może on wytrzymać 5000 cykli ładowania, zachowując 90% swojej pierwotnej pojemności. Bateria jest także odporna na mroźne warunki atmosferyczne. Ładowanie jest skuteczne w temperaturach tak niskich jak -10°C, a osiągnięcie znaczącego poziomu naładowania zajmuje około 10 minut. Wytrzymałość ta potwierdza tezę, że samochód po krótkim, 6-minutowym postoju może przejechać 200 mil.
Obietnica pierwszych 5 minut
Presja wynikająca z ultraszybkiego ładowania nie jest niczym nowym. W listopadzie 2009 roku firma Toshiba ogłosiła plany masowej produkcji akumulatorów SCiB dla przemysłu motoryzacyjnego. Cel był odważny: naładować samochód elektryczny w pięć minut.
Zdefiniowali ścieżkę SCiB, aby stać się bardziej konkurencyjnym w zakresie ładowania i tankowania. Czas ładowania do 90% mierzono w ciągu 5 minut. Trwałość to także zaleta. Według Toshiby bateria może wytrzymać ponad 6000 cykli ładowania/rozładowania przez 10 lat codziennego użytkowania bez znaczącego pogorszenia wydajności.
Dużą przeszkodą jest rozbieżność pomiędzy prototypem a produktem. Echion obstawia, że jego podejście oparte na proszku pozwoli uniknąć bariery kosztowej. Toshiba udoskonala anody ze stopów tlenkowych od ponad dziesięciu lat. Obie strony pragną tego samego świętego kielicha. Czas ucieka i poświęca się go na sprawdzanie, czy obie strony są w stanie spełnić obietnicę dotyczącą 6-minutowego ładowania na dużą skalę.
Różnica czasu ładowania: od 30 minut do kilku godzin
Toshiba rozszerza swoją obecność. Firma posiada już własny zakład produkcyjny akumulatorów SCiB i planuje otwarcie drugiego zakładu na wiosnę 2011 roku. Jej cel jest bardzo ambitny: w pierwszym roku produkować 500 000 akumulatorów miesięcznie, a następnie rozszerzyć produkcję, aby zaopatrywać dużych producentów pojazdów hybrydowych i elektrycznych. Wśród nich są oczekiwane hybrydy typu plug-in, takie jak Chevrolet Volt i Opel Ampera.
Obecna rzeczywistość pojazdów elektrycznych wyraźnie temu zaprzecza. Większość produkowanych akumulatorów litowo-jonowych ładuje się w ciągu kilkudziesięciu minut. Weźmy na przykład Nissana Leaf i Mitsubishi i-MiEV. Obydwa modele zostały wprowadzone na rynek europejski pod koniec 2010 roku. Ładowanie do 80% trwa 30 minut, ale tylko przy wykorzystaniu osobnej stacji ładowania. Podłączenie do standardowego gniazdka 200 V może zająć kilka godzin.
To właśnie ta różnica definiuje doświadczenie użytkownika. Szybkie ładowanie istnieje, ale zależy od konkretnej infrastruktury. Powolne ładowanie jest uniwersalne, ale niewygodne w przypadku szybkiego uzupełniania energii. Technologia SCiB firmy Toshiba ma na celu wypełnienie tej luki poprzez wyższą gęstość mocy i współczynnik absorpcji energii.
“To właśnie ta różnica definiuje doświadczenie użytkownika. Szybkie ładowanie istnieje, ale zależy od konkretnej infrastruktury. “
Dla kierowców różnica między 30 minutami a trzema godzinami jest porównywalna z różnicą między krótką przerwą na kawę a długim lunchem z przyjaciółmi. Infrastruktura determinuje zachowanie. W obszarach, w których skoncentrowana jest stacja szybkiego ładowania, obawy dotyczące zasięgu są zmniejszone. Jeśli dostępne są tylko standardowe gniazdka, kierowcy planują podróże na podstawie czasu ładowania. Ekspansja firmy Toshiba pokazuje, że branża inwestuje w wielkość produkcji, aby obniżyć koszty i poprawić dostępność.
Prędkość to nie jedyny problem. Chodzi o stabilność. Czy sieć energetyczna wytrzyma takie obciążenie? Czy akumulatory będą w stanie wytrzymać wielokrotne, szybkie cykle bez degradacji? Odpowiedzi dostarcza inna fabryka Toshiby. Większa produkcja oznacza więcej danych. Więcej informacji oznacza lepszą chemię baterii.
Tymczasem czas ucieka.
