QuantumScape vyvíjejí revoluční lithium-kovové baterie s pevným elektrolytem  
Baterie s pevným elektrolytem bývají skvělé v hustotě uložené energie. Nová technologie od QuantumScape k tomu ještě navíc přidává rychlé nabíjení, dlouhou životnost a odolnost vůči velkému rozmezí teplot. Jestli to tahle baterie dotáhne až do průmyslové výroby, mohl by z toho být převrat v elektromobilech.
Baterie QuantumScape (vpravo) vs běžná lithium-iontová baterie. Kredit: QuantumScape.
Baterie QuantumScape (vpravo) vs běžná lithium-iontová baterie. Kredit: QuantumScape.

Kalifornský startup QuantumScape se podílí na ostře sledovaném vývoji komerčních nabíjitelných lithium-kovových baterií s pevným elektrolytem. V těchto dnech ohlásili, že jejich technologie podává ohromující výkony. Z 0 na 80 procent kapacity se nabije za pouhých 15 minut a zároveň oproti srovnatelným soudobým bateriím prodlouží dojezd elektromobilu na jedno nabití až o 80 procent.

 

Baterie s pevným elektrolytem mají oproti obvyklým nabíjitelným bateriím s kapalným elektrolytem výhodu v tom, že při stejné váze a objemu pojmou mnohem více energie. Zároveň ale doposud zaostávaly v rychlostech nabíjení i vybíjení, životnosti i teplotě provozu a s ní související bezpečností.

 

QuantumScape, logo.
QuantumScape, logo.

QuantumScape nabízejí řešení v podobě nového designu anod, které nejsou hotové při výrobě, ale vytvoří se samovolně ve chvíli, kdy se taková baterie nabíjí. Další novinkou jejich lithium-kovových baterií je pevný separátor, oddělující elektrody, který je z keramického materiálu. Tento separátor je vysoce odolný proti vzniku dendritů, tedy struktur, které se tvoří v bateriích kolem elektrod a za určitých okolností mohou vyvolat zkrat, někdy s katastrofálními důsledky.

 

M. Stanley Whittingham. Kredit: Stanford Energy / Wikimedia Commons.
M. Stanley Whittingham. Kredit: Stanford Energy / Wikimedia Commons.

Baterie QuantumScape údajně pojme 1 kWh na litr objemu, což je zhruba čtyřnásobek energie oproti baterii elektromobilu Tesla Model 3. Pokud jde o hmotnost, tak je to 380-500 Wh na kilogram, ve srovnání s cca 260 Wh na kilogram u Tesly. Předností baterie QuantumScape je plné nabití a plné vybití vždy za 1 hodinu. Po 800 cyklech si uchovává 80 procent kapacity. To představuje ujetí zhruba 386 tisíc kilometrů elektromobilem. Oproti dosavadním nabíjitelným bateriím s pevným elektrolytem jde o významný krok vpřed.

 

Velmi dobře si baterie vede i při vyšší teplotě kolem 30 °C. Zároveň obstojí i za nízkých teplot. Významnou kapacitu si zachovává i při teplotě kolem mínus 30 °C. Solidní zárukou bezpečnosti baterie je zmíněný keramický separátor, díky němuž baterie QuantumScape odolává vysokým teplotám mnohem lépe, než dnešní lithium-iontové baterie.

 

Kvalitu baterie QuantumScape uznává i Stan Whittingham, nositel Nobelovy ceny za chemii z roku 2019, který se podílel na vynálezu lithium-iontové baterie. Technologie QuantumScape je podle něj první baterie s pevným elektrolytem, která spojuje vysokou hustotu uložené energie, rychlé nabíjení, vysokou životnost a funkčnost ve velkém rozmezí teplot. Když se tato technologie dostane na trh, tak může změnit celý průmysl s elektromobily. QuantumScape mají výhodu rovněž v tom, že za nimi stojí velké investice a silní partneři, včetně Volkswagen nebo Billa Gatese. Dočkáme se převratné baterie pro elektromobily?

 

Video: What are Solid-State Lithium-Metal Batteries?

 

Literatura

New Atlas 8. 12. 2020.

Datum: 11.12.2020
Tisk článku

Související články:

Továrna na baterie Horní Suchá     Autor: Vladimír Wagner (15.09.2018)
Maličké biobaterie budou pohánět Internet věcí na jedno použití     Autor: Stanislav Mihulka (16.06.2019)
Kvantová nanobaterie by neměla ztrácet uložený elektrický náboj     Autor: Stanislav Mihulka (26.10.2019)
Nová zahřívací Li-Ion baterie se nabije pro jízdu elektromobilu za 10 minut     Autor: Stanislav Mihulka (05.11.2019)
Experimentální organická protonová baterie se dobije za 100 sekund     Autor: Stanislav Mihulka (10.04.2020)
Průlomová kapalná kovová baterie pracuje v pokojové teplotě     Autor: Stanislav Mihulka (08.07.2020)
Nanodiamantové jaderné baterie by mohly změnit svět     Autor: Stanislav Mihulka (26.08.2020)
Superbaterie Skeletonu a KIT by se měla nabít za 15 sekund     Autor: Stanislav Mihulka (22.09.2020)



Diskuze:

benzín

František Liška,2020-12-13 19:20:00

má 13 kWh/kg, tj. 50x více než nynější akumulátory. Bude-li to 25x, je to rozhodně lepší, ale pořád mi to nedává smysl. I když rozdíl ponížím 3x na nižší účinnost benzínových motorů (hodně jsem je ale podcenil). Mohl bych ještě elektromobilům odečíst hmotnost motoru a převodovky, ale 8x vyšší to u benzínu nebude. Jinými slovy místo 50 l (30 kg) benzínu musím s sebou tahat 250 kg baterek (těch inovovaných) , mám lehčí motor(y), ale o 220 kg to nebude.

Odpovědět


Re: benzín

Vladimír Bzdušek,2020-12-13 21:24:09

Ešte podstatnejšie je, že ten benzín tam nacpete za 2 minuty, tu elektriku za ...
Zastrčená hadica s pusteným benzínom na pumpe je tok energie ekvivalentný 5 MWe.

Odpovědět


Re: benzín

Josef Šoltes,2020-12-14 10:50:03

Neřekl bych, že trojnásobná účinnost elektromotoru je podcenění, pokud to bereme skutečně od nádrže/baterky. Tam je to možná i víc, protože spalovací motor má uváděných cca 30 % účinnost, ale v optimu, na kterém nejezdí... U spalováku musíte odečíst také to, že nejsou schopny vracet benzín do nádrže při brzdění. A to dělá zhruba 20 % energie vydané k pohonu.

Odpovědět

Takže nejen při bouřce ale i před

Karel Ralský,2020-12-13 12:41:11

přicházejícím EMP je dobré se chránit tím že vypneme všechny spotřebiče a fyzicky je odpojíme od všeho co může tvořit jakýkoliv výčnělek (Anténu u chráněného spotřebiče vytáhnout kabel ze zásuvky od počítače fyzicky odpojit veškeré dráty, vypnout a odpojit nabíječky, sluchátka...)Ještě mám navíc plechové železné krabice do kterých dávám nejen mouku ale i důležité elektronické součástky ale i laplaptopy, telefony, notebooky a jiné. Sluneční kolektory bohužel neochráním a velké potíže budu mít s akumulátory.Ale při malém EMP a předem avizovaném(EMP ze slunce k nám letí několik dnů) je bude možné odpojit fyzicky popřípadě uklidit do sklepa.

Odpovědět


Re: Takže nejen při bouřce ale i před

Josef Šoltes,2020-12-14 10:46:55

Stačí si udělat z garáže faradayouvu klec pomocí trochy měděného pletiva.

Odpovědět

Baterie

Josef Šoltes,2020-12-11 22:25:04

Dost se těmito věcmi zabývám a popravdě, pro elektromobily to moc užitečné nebude. Tam teď zuří válka, kterou se zdá, že vyhraje čínské lifepo. Protože prostě nabízí dostatečnou kapacitu za naprosto bezkonkurenční cenu a k tomu výhodné vlastnosti – je nehořlavé a dostatečně pevné, aby mohlo fungovat jako konstrukční materiál samotné baterie.

Revoluční by ty baterie byly spíše pro malá letadla. Při energetické hustotě 500 Wh na kg by bylo možné dosáhnout v ultralightu typu Phoenix (je to UL na pomezí kluzáku, ale dovede létat i docela rychle) výdrže ve vzduchu kolem 5 hodin, což je už naprosto a zcela konkurenceschopné s běžnými UL letouny. Realisticky to znamená dolet kolem 500 km, což je na tuto kategorii naprosto dostatečná hodnota.

Odpovědět


Re: Baterie

D. Hruška,2020-12-12 01:05:10

Které lifepo máte konkrétně na mysli? Diky.

Odpovědět


Re: Re: Baterie

Josef Šoltes,2020-12-14 10:44:46

Lifepo od CATLu a dalších. Případně „vysokonapěťové“ LFMP, které nás čeká už příští rok, které bude kapacitou skoro srovnatelné s NCA chemiemi. 230 Wh/kg u LFMP prostě pro elektromobily více než stačí a jde jenom o cenu a vlastnosti. Pokud je nehořlavé, prakticky nic ho nepřekoná.

Odpovědět


Re: Baterie

Petr Nováček,2020-12-12 04:56:28

LiFePO má zdá se problémy s nižším dojezdem v zimě:
https://moneyballr.medium.com/behind-tesla-lfp-model-3-sales-up-range-down-83b63569c44b
Ale uvidíme jak se věc vyvine.
Jinak největším problémem baterií v současné době je jejich cena. To že jsou těžké a objemné není zase tak podstatné.

Odpovědět


Re: Re: Baterie

Pavel Hudecek,2020-12-12 19:13:54

Ona ani ta cena není problém. Problém je, že dnešní ekopropaganda směřuje k úplné náhradě spalováků elektromobilama. Na ježdění po městě (drtivá většina jízd) stačí poměrně malý dojezd na jedno nabití, tedy i poměrně malá a levná baterie.

Jinak řečeno, ekologii by velmi prospělo, kdyby si většina domácností, kde chtějí další auto, pořídila malý elektromobil. Na chatu budou dál jezdit spalovákem, ale do práce a na nákupy elektromobilem. Tento koncept navíc nevyžaduje náročnou rychlonabíjecí infrastrukturu.

Odpovědět


Re: Re: Re: Baterie

Jan Novák9,2020-12-13 19:32:01

Každé podstatné rozšíření elektromobilů vyžaduje změnu infrastruktury. Výrobní ani přenosová infrastruktura nejsou dostatečné, obzvlášť ve městech kde je vysoká koncentrace lidí a nárůst je nejvyšší.

Ve městech není místo na parkování ani teď, natož tak pokud by bylo aut 2x víc, ke každému spalovacímu jeden elektromobil. To je jako obnovitelné zdroje, ke každé uhelné elektrárně postavíme navíc hektary solárních panelů, ale tu uhelnou elektrárnu stejně musíme udržovat v provozu protože slunce může kdykoliv zajít a v zimě když je energie nejvíc potřeba se s panely můžete jít leda tak klouzat.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Baterie

Alois Všeználek,2020-12-13 20:25:06

Někde jsem zahlédl info, že Němci chtějí všechny dráty pod zem takže i infrastruktura bude.
https://www.youtube.com/watch?v=Ai4bWabgsXI&ab_channel=Gaston1963

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Baterie

Pavel Hudecek,2020-12-13 22:30:05

Ve městech je sice málo parkovacích míst už teď, ale lidi si další auta stejně kupují. Jde jen o to, že teď mají volbu spalovák, vs velmi drahý elektromobil, který spalovák stejně nenahradí. Tak si zas koupí spalovák.

Odpovědět


Re: Re: Baterie

Josef Šoltes,2020-12-14 10:46:08

Ano, o tomto vím, ale podle mě je to spíše problém rozbalancování, protože Tesla nemá s LFP zkušenosti a její zákazníci mají zažito, že se nemá nabíjet na 100 % deklarované kapacity, což je u LFP potřeba, protože ho lze balancovat jen v nabitém stavu.

Odpovědět

Přelomové bateri

Michal Lenc,2020-12-11 11:02:43

Bylo by zajímavé projít pět, deset let staré články na Oslu (a jinde) o přelomových bateriích a podívat se, kde je jejich vývoj teď a co dělají jejich autoři.

Odpovědět

Baterie - a nabíjecí proud

Josef Nýč,2020-12-11 06:30:07

Dobré ráno. Jestli jim vyjde celý vývoj až do výroby. bylo by to skvělé. Zajímavé bude nabíjení -
velikost proudu. K tomu dodatek : myslí někdo na to, že nám slunce může všechno zhatit?

Odpovědět


Re: Baterie - a nabíjecí proud

Jiří Saneistr,2020-12-11 08:26:57

Trh rozhodne. Pokud ještě nějaký volný trh bude v té době existovat.

Co je to za poznámku s tím sluncem?

Odpovědět


Re: Re: Baterie - a nabíjecí proud

Libor Zak,2020-12-11 09:48:12

Asi myslí to, že vydařená magnetická bouře, jako ta z 19. století by mohla civilizací založené na využití elektřiny pěkně zamávat. Jenže to by mohla už teď, jestli jsou auta na baterky, nebo jsou jen nacpané elektronickými systémy, všechno by šlo do křemíkového nebe.

Odpovědět


Re: Re: Re: Baterie - a nabíjecí proud

Jan Novák9,2020-12-11 10:42:37

Zlatá V3S, ta šla roztlačit i bez baterky... :-)

Nicméně teď už sluneční bouře začíná mít zpoždění, a čím dál tím víc škody napáchá.

Po bouři by se přístup změnil, tím jsem si jistý.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Baterie - a nabíjecí proud

Lubomír Vrána,2020-12-11 12:52:16

Vzpomínáte ještě na pneumoniku s pneumatickými logickými prvky -60-70.léta minulého století?

Odpovědět


Re: Re: Re: Baterie - a nabíjecí proud

D. Hruška,2020-12-11 14:14:41

Je to už dost offtopic, ale dost by mě zajímalo, jak na tom dnešní elektronika je s ochranou proti EMP nebo solárních bouří apod. Předpokládal jsem, že důležité elektronické systémy jsou dnes odolné, takže by nedošlo k jejich poškození, v lepším případě ani k dočasnému přerušení funkčnosti. Jak to tedy je?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Baterie - a nabíjecí proud

Pavel Hudecek,2020-12-11 16:08:44

EMP a magnetická bouře je dost rozdíl. I když to má některé společné rysy: Záleží na velikosti zařízení a délce drátů.

Magnetická bouře způsobená sluncem, je dost dlouhovlnná záležitost, takže by se dotkla jen velké energetiky. Tzn. elektromobil neumře, ale až se vybije, pár dní ho nebude ho kde nabít, než se uvedou do provozu lokální sítě. Rakušáci budou mít problém, potřebují hodně dovezené elektřiny a to nepůjde klidně třeba měsíce, než se vyroběj nový transformátory. Tohle totiž nejvíc odnesou ty největší, co se objednávaj nejdýl dopředu a nejsou skladem.

Internet půjde, větší vzdálenosti jsou zásadně bezmetalickou optikou. Teda než dojde palivo u záložnch zdrojů důležitých uzlů.

GPS a další satelitní věci nepůjdou a to asi dlouho. Satelity vyhuběj nabitý částice.

Jaderný EMP, to je jiný kafe a má více levelů s různým dosahem. Největší dosah, 100+ km, má taková lokální magnetická bouře, kterou způsobí náhlá ionizace vzduchu. Ničení lze očekávat u věcí s délkou drátů v desítkách, někdy i jednotlivých metrech. Tzn. elektromobil asi neumře, pokud nebude zrovna zapojenej k nabíjení. Ale pár dní až týdnů si ho nenabijete, než dovezou nový trafa, při smůle poněkud dýl, než taky vykopou a vyměněj kabely. Pak jsou ještě asi 2 mechanizmy, generující vyšší frekvence a mající menší dosah. Končí to tím, že vám umře i mobil v kapse, ale s ogrilovanou půlkou těla má člověk jiný starosti.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Baterie - a nabíjecí proud

D. Hruška,2020-12-11 17:14:16

Díky za vysvětlení. No mobil nepovažuji za úplně nejdůležitější, ale nevím, jak jsou chráněné důležité obvody v automobilu - i 20 let starý spalovací motor už má elektronickou řídící jednotku. A netuším, jak dobře je chráněna před elektromagnetismem.

Ad nukleární EMP - jeho dosah je obzvláště závislý na výšce, v jaké puma exploduje. Např. při testu Starfish Prime nechali pumu explodovat ve výšce 400km a EMP ničil ve vzdálenosti hodně přes 1000km. U troposferických explozí má EMP jen zlomek této síly.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Baterie - a nabíjecí proud

Pavel Hudecek,2020-12-11 18:16:41

Ano, to je právě ten ionizačně-magnetický efekt. Když atomovka bouchne nad atmosférou, ionizuje vše kam až dosvítí a tomu odpovídá dosah.

Jinak s těmi obvody v autech je to tak, že z tohoto hlediska jsou chráněny zanedbatelně. Jde jen to, jak efektivně se do nich může něco naindukovat, tedy prakticky jaká největší smyčka se v obvodu nachází, což v prvním přiblížení znamená, jak je zařízení velké. Ovšem i s případnými externími smyčkami.

Takže třeba samotnej noťas je celkem odolnej, ale když ho zapojíte do zdroje, ten do prodlužky, prodlužku do zásuvky, do druhý díry tý záskuvky další prodlužku, do tý tiskáru a tu zas do USB toho noťasu, takže z toho uděláte smyčku 15 m2, může to při troše smůly poškodit i obyčejnej blesk pár km daleko.

Druhej problém jsou dráty vedoucí do různých směrů. Takže telefon vydrží hodně, k poškození potřebujte umělý EMP v řádu GHz, když ho zapojíte na zdroj, tak taky, ale když na opačnou stranu povede 2m dlouhej kablík od sluchátek, bude stačit EMP nad pár desítek MHz.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Baterie - a nabíjecí proud

Miyuki Pateru,2020-12-11 20:58:17

No u jadernýho EMP se uvádí okolo 30 kV/m
Ale taky se uvádí že pro auta ani většinu malý elektroniky to není problém
Řídící jednotka v autě je neskutečně odolná proti přepětí a navíc je dost chráněná kovovu karoserií
Stejně tak pokud je něco napájený kabelem, se indukuje na všechny vodiče sejný napětí a efekt se víceméně vyruší, nehledě na to že většina zařízení by měla mít nějakou formu přepěťový ochrany

Takže destrukce je na antény a věci nim připojený
A hlavně na distribuční soustavu, veškerý transformátory VN a všechny pojistky až k jednotlivejm odběratelům a tam kde je NN vedený vzduchem tak to taky asi bude problém

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Baterie - a nabíjecí proud

Martin V.,2020-12-12 15:27:25

Já tomu teda moc nerozumím :) , ale tuhle jsem se někde dočetl, že vlivem změn magnetického pole se změní elektrické vlastnosti polovodičů v tom zařízení (a např. dioda začne propouštět proud oběma směry). Takže ten telefon usmaží nikoliv proud naindukovaný do antény nebo nějakého vodiče, ale proud ze samotné baterie, který se kvůli těm nefungujícím diodám dostane tam, kam nemá a něco tam spálí. Je to tenhle efekt, o kterém píšete?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Baterie - a nabíjecí proud

Pavel Hudecek,2020-12-12 19:03:10

Tak to v tom máte zmatek. Problém se zapnutými věcmi nastává při zásahu ionizujícím zářením. Což se velmi týká družic, jaderných zařízení a při jaderném výbuchu věcí v blízkých místech, kde už je to stejně jedno.

Odpovědět



Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace