Компания QuantumScape поделилась деталями относительно новейшего литиевого аккумулятора, который может вдохнуть больше жизни в электромобили и не только. Интересной особенностью разработки стала её способность «дышать» или «биться как сердце», что при обычной эксплуатации литиевых аккумуляторов не приветствуется.

Ryzen и 16 Гбайт DDR5: как сэкономить на памяти так, чтобы не лишиться 15 % производительности

Обзор Samsung Galaxy Z TriFold: тройной складной смартфон по цене квартиры в Воркуте

Компьютер месяца, спецвыпуск: эпоха отката, или Как дефицит чипов памяти влияет на выбор железа для игрового ПК

Обзор ноутбука HONOR MagicBook X16 2026: как раньше, только лучше

Обзор Ryzen 7 9850X3D: три процента за двадцать баксов

Источник изображений: QuantumScape

Стенки элемента питания FlexFrame расширяются при заряде и сжимаются в процессе разряда. В случае обычных литиевых элементов подобное может привести к выходу аккумулятора из строя. Однако для батарей FlexFrame это станет штатной особенностью, что, очевидно, необходимо будет учитывать при проектировании батарей и устройств на их базе.

В настоящий момент компания завершила испытание батареи в версии A0. В начале 2023 года стало известно, что прототип обладает ёмкостью 5 А·ч (обозначение — QSE-5). Испытания прототипов в версиях B и С стартуют в этом и/или в следующем году, после чего можно ожидать начало массового производства новинок.

Устройство 24-слойного «дышащего» аккумулятора FlexFrame

В начале этого года принадлежащий Volkswagen стартап PowerCo заявил, что аккумуляторы компании QuantumScape «практически не стареют». В процессе их опытной эксплуатации 1000 циклов заряда и разряда снизили ёмкость FlexFrame всего на 5 %, тогда как современные аналоги допускают снижение ёмкости при заметно меньшем числе циклов на 20 % и больше. Кажется ерунда, но это сотни километров хода без каких-либо затрат.

Аккумулятор FlexFrame может стать первым коммерчески успешным накопителем энергии на твёрдом электролите и с анодом из металлического лития. Концентрация в этих батареях едва ли не всех перспективных направлений в развитии литиевых батарей способна представить взрывную в хорошем смысле этого слова смесь технологий, которая далеко вперёд подтолкнёт развитие электрического транспорта. В видео ниже представители компании подробно рассказывают об устройстве нового аккумулятора.

Остаётся напомнить, что компания QuantumScape имеет за плечами внушительный научный и инвестиционный багаж. Она была создана около 14 лет назад выходцами из Стэнфордского университета и использует в основе своих технологий полученные там наработки. В публичное пространство QuantumScape вышла в 2020 году. До этого 10 лет её финансировали два источника: один из фондов Билла Гейтса и компания Volkswagen.

Принято считать, что Tesla и Panasonic основную ставку делают на серийный выпуск аккумуляторных ячеек типа 4680, но японская корпорация при этом не отказывается и от идеи совершенствования привычных ячеек типоразмера 2170. Их обновлённый вариант с увеличенной плотностью хранения заряда встанет на конвейер предприятия в штате Невада либо в этом году, либо в следующем.

Обзор ноутбука HONOR MagicBook X16 2026: как раньше, только лучше

Ryzen и 16 Гбайт DDR5: как сэкономить на памяти так, чтобы не лишиться 15 % производительности

Обзор Ryzen 7 9850X3D: три процента за двадцать баксов

Компьютер месяца, спецвыпуск: эпоха отката, или Как дефицит чипов памяти влияет на выбор железа для игрового ПК

Обзор Samsung Galaxy Z TriFold: тройной складной смартфон по цене квартиры в Воркуте

Источник изображения: Panasonic

Об этом в интервью Bloomberg сообщил технический директор подразделения Panasonic, которое специализируется на выпуске тяговых аккумуляторов. При благоприятном стечении обстоятельств, как пояснил Соитиро Ватанабэ (Shoitiro Watanabe), предприятие корпорации в Неваде уже в этом году освоит выпуск более ёмких аккумуляторных ячеек типоразмера 2170. В крайнем случае, это произойдёт в 2025 году. Тогда же компания рассчитывает увеличить производительность своего американского предприятия на величину до 10 % без строительства дополнительных корпусов и линий.

В целом же Panasonic ставит перед собой цель к 2030 фискальному году наладить на территории США выпуск до 200 ГВт‧ч тяговых аккумуляторов в эквивалентной ёмкости, сейчас данный показатель в четыре раза ниже. Компания строит второе предприятие в Канзасе, а с местом строительства третьего она обещает определиться до конца марта текущего года. На территории Японии Panasonic тоже бы хотела выпускать достаточное количество тяговых аккумуляторов. К концу десятилетия этот показатель планируется довести до 150 ГВт‧ч в год. Помимо работы над освоением выпуска ячеек типоразмера 4680, японская компания сейчас занимается внедрением композитного материала на основе кремния для производства анодов, которым её будет снабжать компания Sila Nanotechnologies. Этот материал, помимо прочего, будет использоваться при производстве тяговых аккумуляторов для электрического варианта Mercedes-Benz Geländewagen.

Группа учёных из США подобрала методику изготовления твердотельных аккумуляторов с анодом с использованием металлического лития. При этом они решали задачу максимально увеличить цикличность работы батареи. Созданный прототип размером с почтовую марку показал способность выдерживать до 6000 циклов заряда с потерей не больше 20 % первоначальной ёмкости.

Ryzen и 16 Гбайт DDR5: как сэкономить на памяти так, чтобы не лишиться 15 % производительности

Обзор Samsung Galaxy Z TriFold: тройной складной смартфон по цене квартиры в Воркуте

Компьютер месяца, спецвыпуск: эпоха отката, или Как дефицит чипов памяти влияет на выбор железа для игрового ПК

Обзор Ryzen 7 9850X3D: три процента за двадцать баксов

Обзор ноутбука HONOR MagicBook X16 2026: как раньше, только лучше

Источник изображения: Nature Materials

Учёные из американской Школы инженерных и прикладных наук Гарвардского университета (SEAS) разработали такой процесс гальванизации кремниевого анода металлическим литием, в ходе которого микрогранулы кремния в составе анода покрываются литием как орешки шоколадной глазурью. Заявленная плотность энергии прототипа батареи оказалась сравнительно небольшой по современным меркам — всего 218 Вт/кг, что примерно в два раза меньше, чем в случае новейших литиевых элементов. Но способность выдерживать 6000 циклов разряда и заряда с потерей не больше 20 % ёмкости — это дорогого стоит.

Сегодня мы можем только мечтать об аккумуляторах с подобной устойчивостью к износу. Обычно они выдерживают в два-три раза меньше полных рабочих циклов. Но учёные не собираются останавливаться на достигнутом, и мечтают также значительно увеличить ёмкость аккумуляторов, благо твердотельные электролиты и аноды с использованием металлического лития предоставляют для этого массу возможностей.

О своём достижении учёные сообщили в статье в журнале Nature Materials, которая свободно доступна по ссылке.

«Литийметаллические анодные батареи считаются святым Граалем аккумуляторов, поскольку их ёмкость в 10 раз превышает ёмкость коммерческих батарей на графитовых анодах и они могут значительно увеличить дальность передвижения электромобилей, — сказал Синь Ли (Xin Li), доцент кафедры материаловедения SEAS. — Наше исследование является важным шагом на пути к созданию более практичных твердотельных аккумуляторов для промышленного и коммерческого применения».

Специалисты компании Microsoft оригинально проверили возможности своей новой облачной платформы Azure Quantum Elements для научной работы. Они поставили перед ней задачу найти наилучший материал для электролита аккумулятора, который превзойдёт литийионную батарею. Платформа справилась с заданием за две недели, тогда как обычно коллективы учёных тратят на такое годы, если не десятилетия.

Обзор Ryzen 7 9850X3D: три процента за двадцать баксов

Обзор Samsung Galaxy Z TriFold: тройной складной смартфон по цене квартиры в Воркуте

Ryzen и 16 Гбайт DDR5: как сэкономить на памяти так, чтобы не лишиться 15 % производительности

Компьютер месяца, спецвыпуск: эпоха отката, или Как дефицит чипов памяти влияет на выбор железа для игрового ПК

Обзор ноутбука HONOR MagicBook X16 2026: как раньше, только лучше

Слева опытные аккумуляторы, справа стенд для их тестирования и самодельные часы на них. Источник изображения: Harry McCracken

Платформа Azure Quantum Elements представлена компанией Microsoft прошлым летом. Слово «квантовое» в названии платформы не должно вводить в заблуждение. Пока это классические суперкомпьютеры. Квантовыми они станут когда-нибудь потом — через пять или десять лет, а может позже. В идеале Azure Quantum Elements будет представлять собой гибридный подход — симбиоз классических и квантовых систем. Тем не менее, платформа заточена на обработку научных данных по особенным алгоритмам, что делает её полезной уже на данном этапе.

По большому счёту в Microsoft не нуждались в новых аккумуляторах. Это в стороне от непосредственных интересов компании. Но проверить платформу Azure Quantum Elements в деле — провести боевое крещение, было заманчиво. В компании работает группа исследователей по вопросам квантовых вычислений, и работа с материалами для них обычная рутина. Команда отобрала 32,6 млн веществ и соединений для анализа платформой. Интеллектуальные алгоритмы сначала сократили число кандидатов до 500 тыс., затем до 500, до 150 и до 18.

На завершающем этапе отбора Microsoft обратилась за помощью к узким специалистам — к учёным из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (Pacific Northwest National Laboratory, PNNL). Они отобрали наиболее перспективный материал — соединение лития и натрия в соотношении 30/70 — и помогли сделать прототипы аккумуляторов в формфакторе CR2032.

Получившийся аккумулятор с твёрдым электролитом не горит, не взрывается, обладает большим числом циклов перезаряда и большей ёмкостью, чем аналогичные по исполнению чисто литийионные аккумуляторы. Компания не считает это изобретение своим достижением. Она гордится платформой Azure Quantum Elements, которая ужала годы исследований, проб и ошибок всего в две недели работы. Правда, доводка разработки до ума и изготовление прототипов в PNNL заняли ещё один год, но без этой завершающей фазы нельзя обойтись сейчас и вряд ли её можно будет значительно ускорить в будущем.

Сейчас платформа Azure Quantum Elements доступна некоторым клиентам Microsoft и работает в ограниченном тестовом режиме. Известно, что с её помощью британская Johnson Matthey разрабатывает каталитические нейтрализаторы и водородные топливные элементы. «Цифра» позволила нам спрессовать десятки и сотни лет изысканий в недели и часы вычислений. Наука получила мощный толчок к движению вперёд, и эти инструменты становятся совершеннее год от года.

Европейская комиссия впервые предоставила субсидию производителю аккумуляторов в рамках защиты от утечки бизнеса в США. Получателем стала шведская компания Northvolt — разработчик оригинальных литиевых аккумуляторов с конкурентоспособными характеристиками. Ещё в марте 2022 года Northvolt пообещала построить в Германии мегафабрику по выпуску батарей, но позже отказалась от обещания и нацелилась на завод в США.

Компьютер месяца, спецвыпуск: эпоха отката, или Как дефицит чипов памяти влияет на выбор железа для игрового ПК

Обзор Samsung Galaxy Z TriFold: тройной складной смартфон по цене квартиры в Воркуте

Обзор ноутбука HONOR MagicBook X16 2026: как раньше, только лучше

Обзор Ryzen 7 9850X3D: три процента за двадцать баксов

Ryzen и 16 Гбайт DDR5: как сэкономить на памяти так, чтобы не лишиться 15 % производительности

Рендер будущего завода в Германии. Источник изображения: Northvolt

Американский Закон об инфляции (IRA), подписанный президентом Джозефом Байденом 16 августа 2022 года, предполагает обильное субсидирование производителей, пожелавших строить предприятия на территории США. Это поколебало намерение Northvolt работать в Европе, о чём они публично и объявили вскоре после этого. Для ЕС это было нежелательно, и начались длительные переговоры, а ведь эксперты предупреждали: бюрократия и инвестиционная политика США погубят производство аккумуляторов для электромобилей в Европе.

Сегодня стало известно, что Европейская комиссия согласилась выдать компании Northvolt беспрецедентную субсидию для строительства завода. Это стало первой акцией в рамках противодействия финансовой политике США.

По словам Маргрет Вестагер (Margrethe Vestager), исполнительного вице-президента, отвечающего за политику в области конкуренции, грант является «первой индивидуальной помощью, одобренной для предотвращения утечки инвестиций из Европы в соответствии с новой возможностью, предлагаемой Рамками временного кризиса и переходного периода с марта 2023 года». «Строительство завода в Германии является важным шагом для электрификации транспорта в Европе при сохранении равных условий игры на едином рынке», — добавила она.

Пример продукции Northvolt. Источник изображения: Northvolt

Для строительства завода Northvolt получила от европейских властей €902 млн ($986 млн). Завод будет построен в городе Хайде, земля Шлезвиг-Гольштейн. Строительство стартует в 2025 году (ещё один привет евробюрократии) с началом работы в 2026 году и выходом на полную мощность в 2029 году. На полной мощности завод ежегодно будет производить аккумуляторы для 1 млн электромобилей.

А теперь о грустном для Европы. Компания Northvolt уже начала строить завод в Северной Америке — в Канаде. Власти Квебека выделили компании $2,9 млрд, а федеральное правительство ещё $4,4 млрд. Похоже, речь о канадских долларах, что примерно на 30 % снижает сумму, если говорить о долларах США. Но всё равно, на этом фоне Европа выглядит не очень богатым регионом мира с довольно прохладным инвестиционным климатом.

Производители аккумуляторов всё активнее экспериментируют с их химическим составом, поскольку современному миру нужно всё больше батарей, и пространство для экспериментов и инноваций остаётся большим. С прошлого года подразделение японской компании TDK выпускает литийионные аккумуляторы с кремниевым электродом, которые тоньше обычных и позволят уменьшить толщину мобильных устройств без ущерба для времени их автономной работы.

Компьютер месяца, спецвыпуск: эпоха отката, или Как дефицит чипов памяти влияет на выбор железа для игрового ПК

Ryzen и 16 Гбайт DDR5: как сэкономить на памяти так, чтобы не лишиться 15 % производительности

Обзор Samsung Galaxy Z TriFold: тройной складной смартфон по цене квартиры в Воркуте

Обзор ноутбука HONOR MagicBook X16 2026: как раньше, только лучше

Обзор Ryzen 7 9850X3D: три процента за двадцать баксов

Источник изображения: TDK

Предполагается, как отмечает Bloomberg, что представленный в прошлом году складной смартфон Honor Magic V2 оснащается именно такой батареей, а толщина его корпуса меньше 10 мм. Данный китайский производитель хоть и признаёт, что внутри этого устройства действительно применяется кремниево-угольная батарея, не уточняет её поставщика, но гонконгская ATL является единственным производителем батарей такого типа. В 2005 году эту компанию поглотила TDK, а в 2011 году бизнес ATL по выпуску тяговых батарей для электромобилей был выделен в самостоятельную компанию CATL, которой к настоящему моменту удалось стать мировым лидером по объёмам их производства.

Даже сейчас у ATL и CATL есть два совместных предприятия, которые выпускают батареи для стационарных систем хранения электроэнергии, промышленного оборудования и электроциклов, а также необходимые им зарядные устройства. ATL свои аккумуляторы поставляет компании Apple и Samsung, помимо прочих, и в целом занимает первую позицию на рынке аккумуляторов для мобильных устройств по объёмам поставок в мире. Материнскую компанию TDK данный бизнес обеспечивает более чем половиной годовой выручки, и крупнейшими его клиентами являются именно производители смартфонов.

Кремниево-угольная батарея позволяет увеличить ёмкость на 10 % по сравнению с решением, использующим анод из графита, но по некоторым оценкам, эту разницу можно увеличить до 40 % и даже больше. По мнению аналитиков, подобные батареи найдут широкое применение в носимой электронике, которая должна быть компактной и лёгкой, но при этом не требовать слишком частой зарядки. Устройства виртуальной и дополненной реальности тоже относятся к этой категории. По прогнозам представителей TDK, батареи нового типа в течение ближайших нескольких лет будут занимать в структуре поставок аккумуляторов ATL долю, измеряемую двузначным числом в процентах, тогда как сейчас их доля несколько меньше 5 %. Для TDK бизнес по выпуску аккумуляторов для смартфонов должен стать одним из локомотивов роста в долгосрочной перспективе, и рассуждения о стагнации рынка в данном случае не станут помехой, как признаются руководители компании.

Одним из недостатков литиевых аккумуляторов является то, что в процессе эксплуатации они деградируют, теряя ёмкость. Это актуально и для электромобильных батарей, однако, как сообщает принадлежащий Volkswagen стартап PowerCo, у твердотельных аккумуляторов калифорнийской компании QuantumScape эта проблема сведена к минимуму. Тестирование показало, что они «практически не стареют».

Компьютер месяца, спецвыпуск: эпоха отката, или Как дефицит чипов памяти влияет на выбор железа для игрового ПК

Обзор Samsung Galaxy Z TriFold: тройной складной смартфон по цене квартиры в Воркуте

Обзор ноутбука HONOR MagicBook X16 2026: как раньше, только лучше

Ryzen и 16 Гбайт DDR5: как сэкономить на памяти так, чтобы не лишиться 15 % производительности

Обзор Ryzen 7 9850X3D: три процента за двадцать баксов

Источник изображений: QuantumScape

Согласно данным PowerCo, в ходе тестирования, длившегося несколько месяцев, предоставленный QuantumScape прототип литийметаллического 24-слойного аккумулятора с твердотельным электролитом сохранил 95 % начальной ёмкости после 1000 циклов перезарядки. Это эквивалентно примерно 300 тыс. миль пробега (около 483 тыс. км). Действующий отраслевой стандарт для электромобилей нацелен на потерю 20 % ёмкости за 700 циклов зарядки. То есть, имея первоначальный запас хода от одного заряда батареи 250 миль (около 402 км), к концу срока службы электромобиль будет обладать запасом хода в 200 миль (около 323 км). Но с твердотельной батареей QuantumScape теоретически запас хода электромобиля может сократиться примерно до 240 миль после гораздо большего пробега, отметил ресурс PCMag.

«Это очень обнадёживающие результаты, которые впечатляюще подтверждают потенциал твердотельных элементов, — заявил гендиректор PowerCo Фрэнк Блом (Frank Blome). — Конечным результатом этой разработки может стать аккумуляторная батарея, которая обеспечивает больший запас хода, может заряжаться очень быстро и практически не стареет».

Следует отметить, что такие батареи вряд ли появятся в электромобилях в ближайшие несколько лет. По словам основателя и гендиректора QuantumScape Джагдипа Сингха (Jagdeep Singh), компании ещё предстоит «многое сделать», чтобы вывести аккумуляторы на рынок. Главным инвестором QuantumScape является Volkswagen Group, поэтому в первую очередь новые твердотельные аккумуляторы QuantumScape появятся в электромобилях этой немецкой компании.