QuantumScape Osprey: 1.000 Zyklen bei Umgebungsdruck verändern alles

Jeden paar Monate gibt es eine Schlagzeile, die unmögliche Energiedichten und Ladungen in fünf Minuten verspricht, nur um dann herauszufinden, dass das Kleingedruckte Laborbedingungen verlangt, die niemals in das Chassis eines herkömmlichen Fahrzeugs passen würden.

Deshalb verdient der letzte technische Bericht von QuantumScape zu seiner neuen Osprey-Plattform eine ruhige Lektüre. Angesichts des gewohnten Lärms der Branche ist die hervorzuhebende Zahl die Erreichung von 1.000 vollständigen Zyklen bei Beibehaltung von 80 % ihrer Kapazität bei 1 Atmosphäre Druck.

Das große stille Hindernis der Sulfidzellen

Um zu verstehen, warum eine einfache Atmosphäre eine bedeutende Nachricht in den Elektroautos ist, muss man sich anschauen, was die Sulfid-Chemie von Herstellern wie Toyota, Samsung SDI oder BYD erfordert. Diese Art von Festelektrolyt benötigt einen engen und kontinuierlichen Kontakt zwischen seinen Partikeln, um zu ermöglichen, dass Lithiumionen ohne destruktiven Widerstand fließen. Im Labor wird dieser Kontakt durch das Zusammendrücken der Zelle mit riesigen mechanischen Pressen erreicht.

QuantumScape selbst veranschaulicht die Dimension des Problems klar: Eine Standardzelle von 10 mal 24,2 Zentimetern einer Druck von 20 Atmosphären entspricht einem kontinuierlichen Kraftaufwand von ungefähr 5.000 kg, das Gewicht von drei mittelgroßen Autos, die auf eine einzige Zelle drücken. Wenn wir diese Anforderung auf ein vollständiges Batteriesystem mit Hunderten von Zellen übertragen, ist der Hersteller gezwungen, eine Struktur aus massivem Stahl und stabilisierenden Streben zu entwerfen, die ein enormes Gewicht hinzufügt, nützlicher Raum raubt und die Produktionskosten in die Höhe treibt.

In vielen Laboren wird regelmäßig bei Drücken von 30 bis über 100 Atmosphären gearbeitet, und sogar kürzliche Ankündigungen des chinesischen Unternehmens FAW stellten es als großen Erfolg dar, dass große Zellen bei 50 Atmosphären betrieben werden konnten. Ein Design, das von solchen mechanischen Klemmen abhängt, wird kaum in ein Straßenfahrzeug zu einem vernünftigen Preis gelangen.

Was QuantumScape im Labor wirklich getestet hat

Die Osprey-Architektur schlägt eine hybride Lösung bezüglich der Materialien vor. QuantumScape hält seinen bekannten keramischen Separator gegenüber der metallischen Lithiumanode und fügt einen festen Sulfid-Katholiten im Elektrolyt hinzu. Laut den von Electrek analysierten Daten aus dem technischen Dokument von QuantumScape hat eine zweilagige Zelle mit einem Format von 50 mal 65 Millimetern 1.000 Zyklen bei 1C und 30°C abgeschlossen, wobei 80 % der Kapazität erhalten blieben, und zwar bei dieser Umgebungsdruck von einer einzigen Atmosphäre.

[FOTO 1 · Bildunterschrift: QuantumScapes Osprey-Plattform erreicht 1.000 vollständige Zyklen bei Umgebungsdruck. · Alt: Vergleichende technische Infografik über erforderlichen Druck und Metriken von QuantumScape Osprey neben einem Elektroauto in der Ladevorgang.]

Die verwendete Ladebedingungen für diesen Test betrugen 5,5 mAh/cm², eine Zahl, die perfekt mit den aktuellen kommerziellen Zellen übereinstimmt. Es ist jedoch wichtig, klar zu sein, was noch nachgewiesen werden muss. Dieser Test wurde an einer kleinen Zelle mit nur zwei Schichten durchgeführt, deren berechnete Kapazität zwischen 0,3 und 0,4 Ah liegt, weit entfernt von den 5 Ah, die ihre Pilotzelle QSE-5 liefert.

Die übrigen veröffentlichten Daten erfordern ebenfalls Bodenhaftung:

• Laden in 5 Minuten von 10 % auf 80 %: wurde bei einer Rate von 10C erreicht, erforderte jedoch das Erhitzen der Zelle auf 80°C, eine Temperatur, die weit über der üblichen thermischen Vorbehandlung für jedes Fahrzeug auf der Straße liegt.
• Betrieb bei Kälte bei -20°C: bewies die Beibehaltung von 68 % ihrer Umgebungsleistung, jedoch in einer winzigen einlagigen Zelle von 21 mal 21 Millimetern und unter einem sehr langsamen Entladebetrieb (C/3).
• Prognostizierte Dichte von 1.100 Wh/L: ist eine zukünftige Schätzung für Kathoden mit 10 mAh/cm². Der vorläufige Test, der diese Idee untermauert, wurde in einer Knopfzelle während nur 100 Zyklen und bei 3 Atmosphären durchgeführt.

Eine strategische Wende hin zur offenen Produktion

Über die Laborzahlen hinaus beinhaltet die Bewegung eine relevante industrielle Entscheidung. QuantumScape bietet Osprey als offene Plattform an: Automobilhersteller können den von QuantumScape patentierten Sulfid-Elektrolyt verwenden oder ihre eigenen intern entwickelten Festelektrolyte integrieren. QuantumScape behauptet, bereits funktionale Zellen mit von ihren eigenen Kunden aus der Automobilindustrie gelieferten Elektrolyten getestet zu haben.

Zu erreichen, dass der feste Elektrolyt funktioniert, ohne dass das Auto in eine hydraulische Presse gepresst werden muss, ist der logische Schritt, der ein auffälliges Experiment von einem echten Automobilbauteil trennt. QuantumScape muss diese kleinen zweilagigen Zellen noch zu großformatigen, kommerziellen Mehrlagelösungen skalieren, aber die Demonstration von 1.000 Zyklen bei Umgebungsdruck markiert endlich eine technische Richtung, die im realen Leben sinnvoll ist.

Headerbild und Infografik erstellt durch KI

* Diese Nachricht ist eine KI-Übersetzung des Originalinhalts. Motenic.com ist Teil von Motor.es.

Fuente: Electrek