Финский стартап Donut Lab в начале года громко заявил о намерении совершить прорыв в аккумуляторной отрасли, пообещав серийные твердотельные батареи с крайне быстрой зарядкой. Однако почти сразу вокруг проекта возникли закономерные сомнения: сможет ли небольшая компания масштабировать производство и обойти те технологические барьеры, которые годами тормозили развитие твердотельных решений?
Чтобы снизить градус недоверия со стороны рынка и сторонних разработчиков, Donut Lab опубликовала первый независимый отчет об испытаниях. В документе оценивались два ключевых параметра: скорость зарядки и тепловое поведение аккумуляторного блока.
Кто проводил испытания и что именно проверяли
По данным IT House, тестирование выполнил государственный исследовательский институт Финляндии VTT Technology Research Center. В отчете фигурирует образец под названием «твердотельная батарея V1».
Основные вводные по образцу
- емкость: 26 Ач;
- номинальная энергия: 94 Втч;
- фокус испытаний: быстрая зарядка и температурные режимы.
Почему твердотельные батареи называют «святым Граалем»
Большинство современных электромобилей используют «мокрые» литий-ионные аккумуляторы с жидким электролитом. У такого подхода есть известные минусы: сравнительно медленная зарядка, чувствительность к низким температурам, наличие легковоспламеняющихся компонентов и, как следствие, дополнительные риски при авариях.
Твердотельные блоки, напротив, опираются на «сухие» проводящие материалы. Им приписывают более высокую плотность энергии и отсутствие характерной для традиционных решений проблемы теплового разгона.
Скорость зарядки: цифры из отчета VTT
VTT пришел к выводу, что по темпу зарядки батарея Donut Lab заметно превосходит классические литий-ионные аналоги.
Результаты зарядки до 80%
- в одном наборе тестов: 0–80% примерно за 9,5 минуты при сохранении емкости 100%;
- в другом сценарии: до 80% примерно за 4,5 минуты, при этом сохранение емкости составило 99%.
Зарядка до 100%
В условиях испытаний при повышенной скорости зарядки аккумулятор доходил до 80% примерно за 9,5 минуты, а до 100% — чуть более чем за 12 минут. При разряде, как отмечается в отчете, полная зарядная емкость могла быть «высвобождена» на уровне 100%.
Тепло и охлаждение: принципиальный момент теста
Обычно при столь агрессивной быстрой зарядке химия аккумулятора деградирует, а емкость заметно падает. Здесь же VTT зафиксировал почти полное сохранение заряда после мощной быстрой зарядки, что теоретически приближает зарядку электромобиля к «пяти минутам», то есть к времени, сопоставимому с визитом на АЗС.
Отдельно подчеркивается методика: в отличие от типичных решений Tesla, Hyundai и других производителей, где применяются активные системы охлаждения, VTT убрал активные охлаждающие устройства и оставил только пассивный отвод тепла. Цель — показать, что быстрая зарядка возможна без громоздкой и дорогой жидкостной системы.
Две схемы пассивного отвода тепла
- аккумулятор зажимали между двумя алюминиевыми пластинами;
- аккумулятор размещали на одной металлической пластине и отслеживали температуру в процессе.
Что такое C-rate и какие режимы использовали
VTT описывал скорость зарядки через показатель C-rate: 1C означает заряд от нуля до 100% за 1 час. В отчете отмечается, что традиционные литий-ионные батареи обычно заряжают при активном охлаждении на уровне 1–3C, тогда как твердотельные решения способны выдерживать более высокие значения без активного охлаждения.
Программа испытаний включала стандартную проверку разрядной способности при 1C, а затем быструю зарядку при 5C и 11C в рамках двух описанных схем теплоотвода.
Замечания по ходу испытаний
Без нюансов не обошлось. В конфигурации с одним радиатором температура поднялась до верхнего безопасного порога 90°C, после чего защита автоматически отключила оборудование. Исследователи связали это с недостаточно плотным контактом между батареей и радиатором. После усиления прижима и улучшения теплопроводности тепло стало уходить в металлическую пластину эффективнее.
Позиция Donut Lab: давление, охлаждение и заявленные характеристики
Технический директор Donut Lab Вилле Пииппо заявил, что их твердотельные аккумуляторы, в отличие от ряда конкурирующих решений, не требуют крепления под высоким давлением, а изменение объема в циклах заряд-разряд не достигает 15–20%. По его словам, это позволяет отказаться от сложных мер по повышению давления и от дорогих систем охлаждения, упрощая конструкцию батарейного блока и снижая стоимость.
Что заявляет компания
- плотность энергии — до 400 Втч/кг (против 200–300 Втч/кг у обычных литий-ионных);
- полная зарядка — в пределах 10 минут;
- ресурс — до 100 000 циклов (на фоне типичных 1500–3000 циклов у нынешних литий-ионных).
Почему радоваться рано: вопросы, на которые отчет не отвечает
Даже на фоне впечатляющих цифр в документе остаются пробелы. Во-первых, VTT не анализировал конкретную химическую систему — испытания проводились на предоставленных образцах. Во-вторых, тестирование не затрагивало «проблему дендритов»: в твердом электролите могут формироваться микроскопические кристаллические ответвления, способные привести к короткому замыканию и отказу батареи.
Donut Lab, как сообщается, намерена продолжить независимые проверки и выпустить серию материалов под названием «I Donut Believe», где, возможно, будут закрыты и эти вопросы (источник: ithome.com).
