باتریهای حالت جامد سه سال دیگر راه میافتند — و این را یک دهه است که میگویند
مبانی فیزیکی باتریهای حالت جامد قوی است. جایگزینی الکترولیت مایع در سلولهای متداول لیتیوم‑یونی با یک ماده جامد، حالت اصلی خرابی که باعث آتشسوزی میشود (الکترولیت مایع قابل اشتعال است) را حذف میکند، استفاده از آندهای فلزی لیتیوم (که در واحد حجم حدود ده برابر گرافیت لیتیوم ذخیره میکنند) را ممکن میسازد و میتواند چرخههای شارژ بیشتری را تحمل کند. سقف نظری چگالی انرژی برای یک سلول حالت جامد با آند لیتیوم‑فلزی حدود ۵۰۰ وات‑ساعت بر کیلوگرم است — تقریباً دو برابر بهترین سلولهای خودروهای الکتریکی فعلی. مشکل، پر کردن فاصله بین سقف نظری و محصول قابل تولید است.
واقعاً چه چیزی مانع آن بوده است
چالش اصلی در تولید، فصل مشترک بین الکترولیت جامد و الکترودها است. در یک سلول با الکترولیت مایع، الکترولیت بهطور یکنواخت خلل و فرج بین ذرات الکترود را پر میکند. یک الکترولیت جامد بدون اعمال فشار عظیم (برای وادار کردن تماس فیزیکی) یا لایهنشانی بسیار نازک در مقیاس انبوه (که کند و پرهزینه است) نمیتواند این کار را انجام دهد. در حین شارژ، لیتیوم فلزی بهطور ناهموار روی آند لایهنشانی میکند و ساختارهایی به نام دندریت ایجاد میکند که از درون الکترولیت جامد رشد کرده و نهایتاً سلول را اتصال کوتاه میکند.
رویکرد کوانتوماسکیپ از یک جداکننده سرامیکی نازک استفاده میکند که هنگام ساخت اولیه هیچ ماده آندی ندارد — آند لیتیوم فلزی در حین نخستین شارژ درجا تشکیل میشود. این کار مشکل آغاز دندریت در سطح آند را از بین میبرد و سلول بسیار نازکی را ممکن میسازد. این شرکت سلولهایی را نشان داده است که بیش از ۱۰۰۰ چرخه را با حفظ ظرفیت ۸۰٪ در نرخهای شارژ سریع تحمل میکنند که در سال ۲۰۲۲ در نشریه نیچر انرژی به صورت همتا‑داوری منتشر کرد. مانع، مقیاسپذیر کردن این فرایند بوده است: خط پیشنمونه QS-0 کوانتوماسکیپ از اواخر سال ۲۰۲۳ سلولهای نمونه را برای تست صلاحیت خودروسازی با گروه فولکسواگن، سرمایهگذار اصلی آن، تولید کرده است. انتظار میرود که صلاحیت تولید کامل در سال ۲۰۲۵ حاصل شود، در حالی که تولید حجم بالا نیازمند تسهیلات و زمانبندی جداگانه است.