Обещание батареи, заряжающейся за шесть минут, не ново. Такие разработки появляются в лабораториях, о них пишут в пресс-релизах, а затем они затухают. Почему? Потому что химическая индустриализация — это кошмар. Слишком сложно или дорого конкурировать с существующими производственными линиями. Стартап Echion Technologies утверждает, что ему удалось взломать этот код.
Жан Де Ла Верпильер основал Echion во время обучения в аспирантуре по нанонауке в Кембриджском университете. Коммерческое предложение компании агрессивное. Компания заявляет, что ее новая литий-ионная химия может сократить время зарядки смартфонов и электромобилей всего до шести минут. В отличие от многих других «прорывных» продуктов, находящихся на стадии исследований и разработок, Echion говорит, что готова к коммерческому запуску в следующем году.
Использование секретного порошка вместо графита
Основа технологии Echion — простое переключение. Она заменяет стандартный отрицательный графитовый электрод литий-ионных батарей на фирменный специальный порошок. Точный химический состав является коммерческой тайной. Изобретатели утверждают, что материал может поддерживать быструю зарядку без общих рисков безопасности, таких как тепловой разгон или образование дендритов.
Если это так, то батарея, использующая этот компонент, может быть полностью заряжена за 6 минут. Работает в любом масштабе.
В настоящее время Echion производит килограмм порошка в день. Этого достаточно для батареи электромобиля. Компания в настоящее время расширяет масштабы производства с целью достижения объема в 1000 тонн в год. Они утверждают, что это не потребует новых заводов. Вместо этого материал можно внедрить в существующую инфраструктуру производства батарей с минимальными капитальными затратами.
Однако в пресс-релизе не упоминается никакая конкретная информация. Невозможно сказать, сколько циклов зарядки выдержит батарея до деградации. Будет ли она такой же долговечной, как стандартная литий-ионная батарея? Нам придется ждать до следующего года, чтобы увидеть, окупится ли ставка Echion.
Toshiba SCiB: 6 минут — 320 км
Toshiba давно работает в этом направлении. В октябре 2017 года японский гигант анонсировал новое поколение технологии SCiB (Super Charge ion Battery ). Характеристики впечатляющие. Заявлено, что запас хода составляет 320 км после 6 минут зарядки. Коммерциализация запланирована на 2019 год.
Это не первое демонстрационное испытание быстрой зарядки Toshiba. SCiB была запущена в 2008 году. Оригинальная версия может заряжаться на 90% за 5 минут и имеет срок службы 10 лет. Эти батареи используются в массовых электромобилях, таких как Mitsubishi i MiEV (Peugeot iOn во Франции) и Honda Fit EV. В этих ранних моделях использовались аноды из оксида лития-титана.
В новой версии емкость была удвоена за счет изменения материала. В аноде в настоящее время используется смесь оксида ниобия-титана (NbTi). Этот сплав обладает сверхпроводящими свойствами при низких температурах. Toshiba объявила, что освоила метод синтеза и упорядочивания кристаллов NbTi, который эффективно удваивает плотность энергии по сравнению с традиционными конструкциями на основе титаната лития.
Прототипные испытания SCiB емкостью 50 Ач показали, что она может выдержать 5000 циклов зарядки, сохраняя 90% своей первоначальной емкости. Батарея также устойчива к холодным погодным условиям. Зарядка эффективна при температурах до -10°C и занимает около 10 минут для достижения значительного уровня заряда. Эта выносливость подтверждает утверждение о том, что автомобиль может проехать 320 километров после 6-минутной быстрой остановки.
Обещание первых 5 минут
Давление со стороны сверхбыстрой зарядки не ново. В ноябре 2009 года Toshiba объявила о планах по массовому производству батарей SCiB для автомобильной промышленности. Цель была смелой: заряжать электромобиль за пять минут.
Они определили путь SCiB для повышения конкурентоспособности в вопросах зарядки и заправки. Измерялось время зарядки до 90% за 5 минут. Долговечность также является продаваемым преимуществом. По словам Toshiba, батарея может выдержать более 6000 циклов заряда/разряда в течение 10 лет ежедневного использования без значительного снижения производительности.
Разрыв между прототипом и продуктом — большое препятствие. Echion делает ставку на то, что ее подход на основе порошка позволит избежать ценового барьера. Toshiba совершенствует аноды из оксидных сплавов уже более десяти лет. Обе стороны стремятся к одной и той же святой чаше. Время уходит, и время уходит на проверку того, смогут ли обе стороны выполнить свое обещание 6-минутной зарядки в масштабах.
Разница во времени зарядки: от 30 минут до нескольких часов
Toshiba расширяет свое присутствие. Компания уже владеет собственным производственным предприятием по выпуску батарей SCiB и планирует открыть второй завод весной 2011 года. Ее цель очень амбициозна: производить 500 000 батарей в месяц в первый год, а затем расширить производство для обеспечения поставок крупным производителям гибридных и электромобилей. Среди них — ожидаемые подключаемые гибриды, такие как Chevrolet Volt и Opel Ampera.
Текущая реальность электромобилей резко контрастирует с этим. Большинство выпускаемых литий-ионных батарей заряжаются в течение нескольких десятков минут. Возьмем, к примеру, Nissan Leaf и Mitsubishi i-MiEV. Обе модели были представлены на европейском рынке в конце 2010 года. Зарядка на 80% занимает 30 минут, но только при использовании отдельной зарядной станции. Подключение к стандартной розетке на 200 вольт может занять несколько часов.
Именно эта разница определяет пользовательский опыт. Быстрая зарядка существует, но она зависит от конкретной инфраструктуры. Медленная зарядка универсальна, но неудобна для быстрого пополнения запаса энергии. Технология SCiB от Toshiba призвана заполнить этот пробел за счет более высокой плотности мощности и скорости поглощения энергии.
«Именно эта разница определяет пользовательский опыт. Быстрая зарядка существует, но она зависит от конкретной инфраструктуры».
Для водителей разница между 30 минутами и тремя часами сопоставима с разницей между коротким перерывом на кофе и долгим обедом с друзьями. Инфраструктура определяет поведение. В тех районах, где сосредоточены быстрые зарядные станции, тревога за запас хода снижается. Если доступны только стандартные розетки, водители планируют свои поездки, исходя из времени зарядки. Расширение Toshiba свидетельствует о том, что отрасль инвестирует в объем производства, чтобы снизить затраты и улучшить доступность.
Скорость — не единственная проблема. Речь идет о стабильности. Выдержит ли электросеть такую нагрузку? Сможут ли батареи выдерживать многократные быстрые циклы без деградации? Еще один завод Toshiba дает на это ответ. Больше производства означает больше данных. Больше информации означает более совершенную химию батарей.
Тем временем время не ждет.
