Solid-state baterie v testu: Elektromobil ujede 500 000 km téměř bez degradace

QuantumScape míří k sériové výrobě

Solid-state baterie jsou pro automobilky něco jako svatý grál. Slibují vyšší bezpečnost, ultrarychlé nabíjení, výrazně delší životnost a dojezd, který by elektromobily posunul do nové ligy. Americká společnost QuantumScape nyní prolomila technologickou bariéru, když se rozhodla z baterie zcela odstranit anodu.

„Pokud chcete dosáhnout velké změny v nákladech, energii na hmotnost a energii na objem, největší změnou, kterou můžete udělat, je odstranit anodu,“ řekl Tim Holme, spoluzakladatel a technologický ředitel společnosti QuantumScape v rozhovoru pro InsideEVs.

Její bezanodová solid-state baterie si přitom při testech i po více než 1 000 nabíjecích cyklech udržela více než 95 % své původní kapacity. Podle společnosti PowerCo, bateriové divizi automobilky Volkswagen, která je partnerem QuantumScape, a baterie testovala, by to znamenalo, že by mohl elektromobil ujet více než 500 000 kilometrů bez znatelné ztráty dojezdu.

Anoda vzniká až při nabíjení

Hlavní výhodou lithium-kovové baterie QuantumScape je, že se anoda vytváří „in situ“. To znamená, že vzniká přímo uvnitř článku během prvního nabíjení a není součástí výroby. Oproti běžným článkům s anodou z grafitu nebo křemíku se začíná jen s katodou a elektrolytem. Lithium se při nabíjení usazuje na proudovém kolektoru a vytvoří kovovou anodu. Výsledkem je zjednodušená výroba, nižší náklady a vyšší energetická hustota. Podle společnosti by jejich články mohly při zachování rozměrů zvýšit dojezd elektromobilu z 560 km na 640-800 km.

Klíčem k celému řešení je pevný keramický separátor, který má zabránit růstu tzv. dendritů – ostrých kovových struktur, jež mohou prorůst baterií a způsobit její selhání. Dendrity byly dosud hlavní překážkou pro lithium-kovové články kvůli rychlé degradaci. QuantumScape tvrdí, že jejich materiál tento problém řeší. Jako elektrolyt používají organickou kapalinu. Katody lze tvořit z levnějšího železa nebo niklu, který nabídne lepší výkon, ale je dražší.

Aktuálně testovaný článek QSE-5 dosahuje hustoty 305 Wh/kg, což je jen o něco více než u současných lithium-iontových článků, například Tesla 4680 (272–296 Wh/kg). Konkurence, jako Factorial se svou Solstice baterií, přitom uvádí až 450 Wh/kg. Výhodou řešení QuantumScape však má být delší životnost a vyšší bezpečnost díky nehořlavému separátoru. V případě nehody je riziko vznícení výrazně nižší než u běžných baterií.

Dočkáme se jich u budoucích Volkswagenů?

Testovaný článek už má 24 vrstev, což odpovídá plánované sériové verzi. Další krok je tedy jasný – škálovat výrobu. Právě na to se nyní zaměřuje PowerCo, která už připravuje tři gigafactory v Německu, Španělsku a Kanadě. Zároveň se ověřuje kompatibilita s tzv. „unifikovanou buňkou“ Volkswagenu, která má tvořit páteř bateriové strategie celého koncernu.

Volkswagen do QuantumScape investuje už od roku 2012 a aktuální výsledky potvrzují, že se jí to bohatě vyplatí. Pokud se podaří výrobní procesy stabilizovat a škálovat, mohla by se první auta s touto technologií dostat na trh kolem roku 2026–2027. Do té doby nás čekají další testy a ladění detailů. Základ je však silný a připravený měnit pravidla hry.