חטיבת הסוללות PowerCo מקבוצת פולקסווגן דיווחה השבוע על השלמתם המוצלחת של ניסויים שבמסגרתם הוטענה ונפרקה סוללת 'מצב מוצק' מתוצרת QuantumScape האמריקנית יותר מ-1,000 מחזורי טעינה, ולאחריהם נותרה לה קיבולת של יותר מ-95%. לדבריהם, מכונית חשמלית שתצויד בסוללה כזאת עם תכולת אנרגיה שתספיק ל-500-600 קילומטרים תוכל להשלים יותר מ-500,000 קילומטרים כמעט ללא אובדן טווח.
במקביל, בארצות הברית אושרה ופורסמה בשבוע שעבר בקשת פטנט של יונדאי לתהליך יצור חדשני של סוללת 'מצב מוצק' אשר יאפשר בניית סוללות פחות יקרות ויותר בטוחות, ואלה רק שני צעדים נוספים במסע שבו צועדות כיום עשרות חברות שרוצות להשיג את "הגביע הקדוש" בתחום הסוללות לרכב חשמלי.
כפי שדיווחנו כאן לא אחת, סוללת 'מצב מוצק' היא אחת החזיתות המבטיחות בדרך אל הסוללה האידאלית אבל לא היחידה, ומה שמייחד את ה"ז'אנר" הזה הוא אלקטרוליט, כלומר חומר התווך שבו נעים יונים חשמליים בין קטבי הסוללה, שעשוי מחומר קשיח או קשיח למחצה במקום חומר נוזלי. בראיה עתידית מבטיחה הטכנולוגיה הזאת תכולת אנרגיה גבוהה שתאפשר טווחי נסיעה ארוכים, משך טעינה קצר יותר ובטיחות מרבית.
PowerCo דיווחה השבוע שתא ה'מצב המוצק' החדש השלים, כאמור, בהצלחה יותר מ-1,000 מחזורי טעינה במהלך מספר חודשי בדיקות, ולאחריהן נמצא שהוא "בקושי הזדקן" והפסיד רק כ-5% מתכולת האנרגיה המקורית שלו. לשם השוואה, המדדים הידועים כרגע בתעשייה הם אובדן של כ-20% תכולה כעבור 700 מחזורי טעינה.
קבוצת פולקסווגן הייתה אחת המשקיעות הראשונות בחברת הסטארט אפ קוואנטום ספייס והיא בעלת מניות בחברה הזאת כבר משנת 2012. כעת מבטיחים אנשי 'פאוור קו' שמדובר בתוצאות מעודדות שמבססות את הפוטנציאל של תא 'מצב מוצק' בדרכו להיות טכנולוגיה שמאפשרת תכולת אנרגיה גבוהה וטעינה מהירה ובטוחה. הם מבטיחים גם שהם עובדים בנחישות יחד עם 'קוואנטום ספייס' על תיעוש הטכנולוגיה הזאת לקראת ייצור סדרתי.
הדגש של אנשי QuantumScape, גם בהודעה שפרסמו לבעלי המניות של החברה, הוא על העמידות של הכימיה שלהם אבל באף מקום לא נזכרת צפיפות האנרגיה שלה, שהיא מדד משמעותי נוסף לשימושיות של סוללה. נכון להיום מדובר עדיין באחת מנקודות התורפה של הטכנולוגיה. לדבריהם, השלב הבא בדרך לייצור סדרתי הוא הנדסת תהליכי הייצור, וזאת בדיוק הנקודה שבה רשמו אנשי יונדאי את פריצת הדרך שלהם.
ארזתם לבד?
הפטנט של יונדאי שפורסם בשבוע שעבר על-ידי משרד הפטנטים האמריקני הוא על שיטת ייצור של סוללת 'מצב מוצק' לרכב חשמלי וליתר דיוק: שיטת הקיפול והאריזה של כל אחד מתאי הסוללה.
בתא של סוללת ליתיום-יון מצויה עם אלקטרוליט נוזלי יש מפריד פיזי שנמצא בין האלקטרודה השלילית לאלקטרודה החיובית, וכאשר מפריד זה נפגע מעיוות מבני, תקלת ייצור או פגיעה חיצונית עלול להתרחש קצר חשמלי שמגביר את סכנת ההתחממות ו"בריחה טרמית" שגורמת לשריפה או פיצוץ.
אחד היתרונות הבולטים של סולת 'מצב מוצק' טמון בשליטה בחומר האלקטרוליטי, בין השאר בכך שנמנעת דליפה של תמיסת אלקטרוליטים מתוך התא וכן בקלות העיצוב של כל תא ליחידות דקות ו"מפוסלות". הפטנט החדש של יונדאי קשור לאופן שבו מונחות ומקופלות שכבות האלקטרוליט יחד וסביב האלמנטים האחרים של כל תא, והצמצום המשמעותי של 'נקבוביות' שאופייניות לתהליכי ייצור נוכחיים.
התהליך החדש כולל גלגול ויישום שכבות חיץ בין האלקטרודה השלילית ולאלקטרודה החיובית ו"מקסום אזורי היצמדות בין-שכבתית" – מה שזה אומר. בתיאור הפטנט, למי שמתעניין, נכתב ש"ההמצאה מספקת סוללת מצב מוצק שכוללת שכבת אלקטרוליטים מוצקים מבוססי סולפיד, אלקטרודה שלילית המוגדרת לכלול שכבת חומר פעיל שלילי המוערמת על משטח ראשון של שכבת האלקטרוליטים המוצקים, ושכבת חיץ שלילית המוערמת על משטח ראשון של שכבת החומר הפעיל השלילי" (אגב, זה ממשיך וממשיך, הבאנו רק דוגמית קטנה…).
הפטנט של יונדאי הוא על עצם האריזה ותהליך הייצור של כל תא ועל שיטת ההטבעה שבה מיוצרות האלקטרודות אשר נועדה לייצר חספוס ייחודי של פני השטח של האלקטרודות, ובנוסף גם על שיטת המריחה של חומרים שונים, בהם מוליכים ומפרידים, בתוך התהליך.
אם זה לא היה מסובך מספיק עד כה אז חלק מן הפטנט מוקדש לאמצעי שיוצר לחץ איזוסטטי של נוזל בתוך כל מארז של קבוצת תאים במטרה לנהל טוב יותר את זרימת החשמל בסוללה, ובמערכת בקרה שכוללת חיישנים ומפקחת על הלחץ, המתח, ועל הטמפרטורה. ככל הנראה מדובר בנוזל קירור ובתיאור הפטנט נכתב שהלחץ התוך "מארזי" נשמר לאורך כל הזמן ללא קשר לקצב או למצב הטעינה והפריקה.
לקריאה נוספת:
הסוללה החדשה של סאמסונג: טעינה אולטרא-מהירה במחיר עממי
