CATL ogłosiła przełom w technologii baterii litowo-metalowych
Firma CATL, największy producent baterii dla samochodów elektrycznych na świecie, ogłosiła przełom w technologii baterii litowo-metalowych (LMB) dzięki statystycznej metodzie analizy zwanej mapowaniem ilościowym (ang. "Quantitative Mapping").
Co wiadomo
Wyniki badania zostały opublikowane w czasopiśmie Nature Nanotechnology. CATL twierdzi, że weszła w wcześniej nieodkrytą dziedzinę strategii elektrolitów. Innowacyjne podejście umożliwia tworzenie LMB o wysokiej gęstości energii i zwiększonej trwałości, rozwiązując odwieczny problem w tej dziedzinie. Zoptymalizowany prototyp osiągnął trwałość na poziomie 483 cykli i może być zintegrowany z nowoczesnymi konstrukcjami w celu osiągnięcia gęstości energii powyżej 500 W·h/kg, co stanowi istotny krok w kierunku komercyjnej wykonalności dla zastosowań LMB w samochodach elektrycznych i elektrycznym lotnictwie.
LMB to jedno z obiecujących kierunków baterii nowej generacji dzięki ich pierwotnie wysokiej gęstości energii. Szczególnie dla zastosowań o wysokiej wydajności, takich jak samochody elektryczne z dużym zasięgiem. Jednak te baterie od dłuższego czasu borykają się z koniecznością kompromisu pomiędzy gęstością energii a trwałością cykli. Poprzednie badania koncentrowały się na poprawie wydajności elementów poprzez optymalizację struktur solwatacyjnych i granic elektrolitów. A te podejścia często wpływały negatywnie na żywotność, nie dostarczając komercyjnie wykonalnych rozwiązań. Ograniczony postęp osiągnięto w zrozumieniu trybu awaryjności LMB z powodu trudności związanych z dokładnym ilościowym określeniem zużycia aktywnego litu i składników elektrolitu podczas cyklizacji.
Aby przezwyciężyć tę przeszkodę, zespół badań i rozwoju CATL opracował i udoskonalił zestaw metod analitycznych do śledzenia ewolucji aktywnego litu oraz każdego składnika elektrolitu w trakcie cyklu życia baterii. To podejście przekształciło "czarną skrzynkę" w "białą skrzynkę", odkrywając krytyczne ścieżki wyczerpania prowadzące do awarii elementu. Zespół odkrył, że w przeciwieństwie do wcześniejszych założeń, dominującą przyczyną awarii elementu nie jest zniszczenie rozpuszczalnika, akumulacja "martwego" litu ani naruszenie środowiska solwatacyjnego, ale ciągłe zużycie soli elektrolitowej LiFSI, przy czym 71% jej zużywa się do końca cyklu życia. Wyniki te podkreślają konieczność rozszerzenia branżowego focusu poza efektywność Coulomba akumulatorów (CE), długo uważaną za kluczowy wskaźnik dla LMB, a także uwzględnienia trwałości elektrolitu jako krytycznego czynnika dla zrównoważonej wydajności.
Na podstawie tych ustaleń, CATL zoptymalizowała skład elektrolitu, wprowadzając rozcieńczalnik o mniejszej masie cząsteczkowej. Ta korekta zwiększyła masowy udział soli LiFSI, poprawiła przewodnictwo jonowe i zmniejszyła lepkość, nie zwiększając jednocześnie całkowitej masy używanego elektrolitu. Powstały prototyp LMB, demonstrując tę samą CE, co poprzednia iteracja, podwaja trwałość cykli do 483 cykli i może być stosowany w nowych konstrukcjach z gęstością energii powyżej 500 W·h/kg. Mówiąc prościej, CATL obiecuje jednocześnie efektywne i długowieczne baterie.
Badanie zostało przeprowadzone w laboratorium 21C Lab firmy CATL, które koncentruje się na rozwoju technologii baterii nowej generacji. W 2024 roku CATL zainwestowała łącznie około 18,6 miliarda juanów (2,59 miliarda dolarów USA) w badania i rozwój.
Źródło: CATL