A Donut Lab közzétette legfrissebb vizsgálatának eredményeit a saját fejlesztésű szilárdtest-akkumulátoráról, és az üzenet ezúttal is egyértelmű volt: a finn vállalat szerint technológiájuk még sérült állapotban is jóval biztonságosabban viselkedhet, mint egy hagyományos lítiumion-akkumulátor.
A most bemutatott teszt azt vizsgálta, hogyan működik tovább egy olyan akkumulátorcella, amely már korábban megsérült. A cég szerint egy hasonló állapotú, folyékony elektrolitos akkumulátor esetében ez akár súlyos következményekkel is járhatott volna. A Donut Lab most éppen azt akarta bizonyítani, hogy saját cellája másképp reagál.
A korábbi teszt után új kérdések merültek fel
A mostani kísérlet előzménye az a múlt héten bemutatott csomagszintű töltési teszt volt, amelyet a Verge Motorcycles elektromos motorkerékpárjában végeztek el. Ezt követte az „I Donut Believe” kampány ötödik tesztje, amelyben ismét a korábban is ismertté vált, „DL2” jelzésű cella került a középpontba.
Ez a cella már a korábbi, magas hőmérsékleten végzett vizsgálatban is szerepelt. A 100 Celsius-fokos töltési folyamat során a cella elveszítette a vákuumát, miután megsérült az akkumulátort körülvevő vákuumszerkezet. Ez akkor komoly vitát váltott ki, mert több külső megfigyelő arra jutott, hogy a cellának feltehetően hagyományos folyékony elektrolitot kell tartalmaznia. Ezt abból vezették le, hogy a szilárd elektrolitok általában nem okoznak gázképződést, illetve nem vezetnek olyan látványos duzzadáshoz, mint amit a teszt során látni lehetett.
Nem az elektrolit okozta a duzzadást?
A Donut Lab mostani közlése szerint azonban a korábban látott duzzadás hátterében nem gázképződés, hanem más típusú anyaghiba állt. A vállalat szerint a tesztben szereplő akkumulátorcella olyan anyagokat és ragasztókat használt, amelyek eredetileg a lítiumion-akkumulátor-iparból származnak, és nem 100 Celsius-fokos üzemi környezetre készültek.
A cég közleménye szerint: „A tesztben használt akkumulátorcella a lítiumion-akkumulátor-iparból származó anyagokat és ragasztókat alkalmazott, amelyeket nem 100 Celsius-fokos működésre terveztek. Általános feltételezés volt, hogy az akkumulátor teljesen tönkrement, és hőmegfutást szenvedett volna el, ami egy lítiumion-akkumulátor esetében valószínű kimenetel lett volna.”
Ez azért fontos állítás, mert a Donut Lab lényegében azt sugallja, hogy a szerkezeti sérülés ellenére sem az elektrolit viselkedése, sem a cella reakciója nem hasonlított arra, amit egy hagyományos lítiumion-akkumulátortól várnánk.
Ezzel akarták bizonyítani, hogy valóban szilárdtest-celláról van szó
A finn vállalat tudatosan döntött úgy, hogy a sérült akkumulátorcellát további kisütésnek és terhelésnek teszi ki. A cél kettős volt: egyrészt demonstrálni akarták a technológia biztonságát, másrészt közvetve azt is bizonyítani szerették volna, hogy valóban szilárdtest-akkumulátorról beszélünk.
Érvelésük szerint egy folyékony elektrolitot tartalmazó tasakos cellánál, ha a ragasztási varrat sérül, és ezen keresztül levegő jut a belső térbe, akkor nagy eséllyel legalább részben kifolyik az elektrolit. Ez pedig olyan reakciókat indíthat el, amelyek már komoly biztonsági kockázatot jelentenek.
„Egy hasonló meghibásodás egy hagyományos lítiumion-akkumulátornál súlyos következményekkel járna. A folyékony elektrolit kifolyna, az aktív anyagok pedig oxigénnel érintkeznének, ami tüzet vagy hőmegfutást okozhatna” – magyarázta Ville Piippo, a Donut Lab műszaki igazgatója. „A lítiumion-akkumulátorok a vákuumszerkezet összeomlása után nem lennének működőképesek. Mivel a Donut akkumulátora teljes mértékben szilárdtest-akkumulátor, nem hajlamos az ilyen reakciókra.”
Több mint 50 gyors töltési ciklust is kibírt a sérült cella
A Donut Lab nem elégedett meg annyival, hogy a sérült DL2 cellát egyszerűen megfigyelte. A cellát előbb öt szabványos, 1C-s töltési és kisütési ciklusnak vetették alá, hogy kiderüljön, alapvető működése mennyire maradt stabil a sérülés után.
A cég állítása szerint ezek alatt a ciklusok alatt az akkumulátorcella teljesen normálisan és biztonságosan működött, annak ellenére, hogy a vákuumszerkezete már sérült volt. Ezután jött a komolyabb terhelés: a cellát több mint 50 cikluson keresztül 5C töltési sebességgel töltötték. Ez nagyjából azt jelenti, hogy teljes feltöltése 12 percnél rövidebb idő alatt történt meg. A vizsgálatokat 25 Celsius-fokon végezték, a korábbi tesztekből ismert hűtőlemezekkel, amelyeket a tasakos cella fölé és alá rögzítettek.
Jelentősen csökkent a kapacitás, de nem jelentkezett tűzveszély
A teszt eredményei alapján a cella teljesítménye ugyan érezhetően visszaesett, de a legfontosabb szempontból mégis jól vizsgázott: a működés biztonságos maradt. A vállalat szerint az akkumulátor kapacitása az eredeti 25 amperóráról nagyjából 11 amperórára stabilizálódott, ami jelentős veszteség, ugyanakkor a cella így sem mutatott veszélyes viselkedést.
A finnek közlése szerint: „E ciklusok során az akkumulátor kapacitása nagyjából 11 amperórán stabilizálódott az eredeti 25 amperórához képest. Ugyanakkor a mérés végén végrehajtott öt darab 1C-s ciklus alatt az akkumulátor enyhe helyreállást mutatott.”
A vállalat végső következtetése szerint a külső burkolat sérülése miatt a teljesítmény ugyan korán visszaesik, de ettől még a cella hőmérsékleti kiugrások vagy tűzveszély nélkül képes tartósan biztonságos működésre.
Miért lehet fontos ez az elektromos járművek jövője szempontjából?
A Donut Lab mostani bemutatója azért lehet különösen érdekes az elektromos járművek világában, mert a szilárdtest-akkumulátorok fejlesztésének egyik legnagyobb ígérete éppen a magasabb biztonság. A mai lítiumion-akkumulátorok legnagyobb kockázatai közé tartozik az elektrolit gyulladása, a hőmegfutás és a mechanikai sérülésekből eredő láncreakciók kialakulása.
Ha egy fejlesztő valóban képes olyan akkumulátorcellát létrehozni, amely komoly sérülés után sem válik azonnal veszélyessé, az hosszabb távon komoly előnyt jelenthet az elektromos motorkerékpárok, autók és más villanyhajtású járművek számára is. A mostani eredmények ugyan még nem jelentik azt, hogy a technológia készen áll a tömeggyártásra, de marketingszempontból és műszaki szempontból is erős üzenetet hordoznak.
A Donut Lab erős üzenetet küldött a kétkedőknek
A most közzétett teszt elsősorban arra szolgált, hogy a Donut Lab reagáljon azokra a kritikákra, amelyek a korábbi, 100 Celsius-fokos vizsgálat után jelentek meg. A finn cég azt próbálja bizonyítani, hogy a látott sérülés és duzzadás nem cáfolja a szilárdtest-technológia jelenlétét, sőt, a mostani eredmények szerint éppen a biztonságos működés lehet a legerősebb bizonyíték.
Az ugyanakkor jól látszik, hogy a sérült cella teljesítménye messze nem maradt érintetlen, hiszen a kapacitás közel a felére esett vissza. Vagyis a Donut Lab tesztje nem azt mutatja, hogy a sérült akkumulátor ugyanolyan marad, mint új korában, hanem azt, hogy a biztonságos működés még ilyen körülmények között is fenntartható lehet. Ez pedig már önmagában is figyelemre méltó fejlemény lehet az akkumulátoriparban.
