Твердотельный аккумулятор Donut Lab зарядился на 80 % менее чем за 5 минут в независимых тестах

Компания Donut Lab опубликовала отчёт о тестировании своей твердотельной батареи, в котором подтверждается возможность отказа от сложных систем жидкостного охлаждения. По сообщению The Verge, в ходе серии экспериментов устройство достигло заряда от 0 до 80 % менее чем за 5 минут, сохранив 99 % ёмкости.

Таким образом, Donut Lab ответила на скептицизм индустрии относительно масштабируемости и надёжности технологии. Тестирование проводилось государственным Центром технических исследований Финляндии VTT и было сосредоточено на оценке скорости зарядки и теплового поведения аккумуляторного блока. Согласно отчёту, разработанный твердотельный литиевый аккумулятор (Solid-State Batteries, SSB) способен заряжаться значительно быстрее литий-ионных аналогов без потери ёмкости.

Инженеры VTT использовали метрику C-rate для описания скорости зарядки относительно ёмкости батареи, где 1C означает полный заряд за один час. Традиционные литий-ионные батареи обычно заряжаются при показателях от 1C до 3C и требуют активного охлаждения, тогда как в данных испытаниях мощность зарядки многократно превышала эти значения при использовании пассивных систем терморегуляции. Испытатели начали со стандартного теста разрядки при 1C, после чего последовали тесты быстрой зарядки при 5C и 11C. В условиях зарядки при 5C ячейка достигла 80 % заряда за 9,5 минуты и полного заряда чуть более чем за 12 минут. Последующая разрядка показала, что батарея отдала 100 % накопленной энергии, что опровергает распространённую проблему мгновенной деградации химии (электролита, материалов электродов) при подаче высокого напряжения.

Особое внимание в тестах было уделено системе охлаждения. Большинство современных электромобилей используют активные жидкостные системы для предотвращения перегрева, однако VTT удалила эти элементы, чтобы проверить безопасность работы батареи с пассивным охлаждением, использовав только две конфигурации: размещение аккумулятора между двумя алюминиевыми пластинами и размещение на одной металлической поверхности. В ходе одного из тестов с одной пластиной температура батареи достигла предела безопасности — 90 °C, что привело к автоматическому отключению оборудования. Исследователи выяснили, что причиной стал недостаточно плотный контакт с охлаждающей поверхностью, и после дополнительной фиксации аккумулятора теплоотвод стал работать эффективно.

Технический директор Donut Lab Вилле Пииппо (Ville Piippo) отметил, что разработанная ими батарея не требует специального сжатия или сложного охлаждения, в отличие от других твердотельных аналогов, которые нуждаются в высоком давлении и меняют объём на 15–20 % во время циклов перезарядки. По его словам, это значительно упрощает конструкцию аккумуляторных блоков и позволяет создавать экономически эффективные решения с высокой плотностью энергии. Компания заявляет, что их батарея обеспечивает плотность энергии 400 Вт·ч/кг, что существенно выше показателей современных литий-ионных батарей, варьирующихся в пределах 200–300 Вт·ч/кг. При этом заявленный жизненный цикл составляет 100 000 циклов против стандартных 1500–3000 циклов у текущих технологий. Важно отметить, что в отчёте VTT указано: тестируемый образец (Solid State Battery V1) имел ёмкость 26 А·ч и номинальную энергию 94 Вт·ч.

Эти показатели согласуются с ожиданиями отрасли от данной технологии. Так, ранее мы сообщали о предварительных заявлениях производителя мотоциклов Verge, согласно которым, модели с твёрдотельными батареями способны преодолевать до 600 км на одном заряде, а восполнение энергии до 80 % занимает менее 10 минут при подключении к станции мощностью 200 кВт — параметры, которые делают электротранспорт сопоставимым по удобству с аналогами на ДВС.

Несмотря на впечатляющие показатели производительности, опубликованные результаты оставляют открытыми некоторые вопросы. Исследователи VTT не проводили анализ химического состава ячейки, принимая данные производителя как данность, и не проверяли батарею на образование дендритов — микроскопических структур, способных вызвать короткое замыкание. Ожидается, что Donut Lab прояснит эти аспекты в следующих публикациях серии испытаний.