„LG Chem“ padalinio švarioje patalpoje tvyro ozono ir nusivylimo tvaikas, o mano akys stebi, kaip konvejeriai lėtai juda per 20 metrų ilgio tunelį, kuriame, teoriškai, turėtų gimti ateitis, tačiau realybėje gimsta tik brangus brokas. Mes dirbame su sulfidiniais elektrolitais, siekdami suvaldyti 1000 Wh/L energijos tankį, tačiau kasdienybę temdo 180 Ω·cm² varža, kuri skaičių lentelėse atrodo kaip nereikšmingas techninis niuansas, o laboratorijos grindyse – kaip į balą išmestas milijonas. Oro drėgmė čia griežtai ribojama iki -60°C rasos taško, nes kiekviena vandens molekulė virsta H₂S dujomis, kurios baterijos elementus išpučia lyg pūliuojančias žaizdas.
Rankos nevalingai dreba tikrinant 50 MPa slėgio jėgos jutiklius, kurie yra būtina fizinė sąlyga, siekiant apsaugoti trapią kristalinę struktūrą nuo sutrūkinėjimo ciklo metu. Visgi biudžeto valdymo komanda, spaudžiama „Volkswagen“ reikalavimų pateikti pigesnį produktą, įpareigojo mus pereiti prie pigesnių polimerinių rišiklių, argumentuodama, kad 15 dolerių sutaupymas vienai kilovatvalandei yra svarbesnis už ilgalaikį stabilumą. Suvokiu, jog tai tėra patogus melas, kurį patys sau perkame, kad po pamainos galėtume ramia sąžine grįžti namo.
Kiekvienas 0,05 mm storio sluoksnis, kurį dedame, tampa kompromisu, mat vietoj brangaus vakuuminio ALD dengimo naudojame drėgną cheminį tirpalą, į sistemą įnešantį geležies ir vario pėdsakų. Šie metalai virsta dendritų greitkeliais, kuriais ličio jonai, užuot tolygiai pasiskirstę, veržiasi per mažiausio pasipriešinimo taškus ir ardo vidinę matricą. Stebėdamas monitorių matau, kaip po 120 ciklų įtampa krenta, o temperatūra šoka virš 140°C, taip įkūnydama mūsų darbo rezultatą – trumpą, degų ir nepataisomą.
Prisimenu 2022-ųjų susitikimą, kai vadovybė nusprendė ignoruoti inžinierių įspėjimus dėl „sacrificial buffer layers“, siekdama greitos pergalės prieš LFP baterijų kainų nuosmukį. Dabar turime gamybos liniją, kurios vertė siekia 110 $/kWh, tačiau jos darbo laikas sutrumpėjo keturis kartus, o kolegos su pasididžiavimu demonstruoja „naujoviškus“ polimerų mišinius, nors visi puikiai suprantame, kad tai tėra pleistras ant atviro lūžio. Joniniam laidumui kritus 60 proc., esame priversti storinti elektrolitą, kad kompensuotume šiluminį generavimą, taip dar labiau didindami vidinę varžą.
Darbo vietoje tvyro toksinis sieros dvelksmas, primenantis supuvusius kiaušinius – tai H₂S, skverbiantis pro sandarinimo defektus. Nors dirbame su Li₁₀GeP₂S₁₂ junginiais tikėdamiesi išgauti stabilią jonų tėkmę, nuolat susiduriame su „dead zone“ – negrįžtamu sluoksniu, susidarančiu tarp katodo ir elektrolito. Tai chemijos ir ekonomikos karas, kuriame chemija visada pralaimi, nes ji negali derėtis dėl kainos, o 400 MPa dendritų nukreipimo slėgis, kurio siekėme, virsta vos 80 MPa dėl žemos pirmtakų kokybės.
Nors techninė dokumentacija skelbia, kad esame revoliucijos priešakyje, matau tik nuolatinius „mikro-trumpinimus“, kuriuos sukelia varinės maišymo mentės, pagamintos iš pigesnio plieno ir į kiekvieną baterijos partiją įnešančios mikroskopinių metalo dalelių. Dėl to baterija per 48 valandas praranda 15 proc. savo talpos, o mes parduodame ne energiją, o lėtą savęs naikinimą, paversdami kiekvieną iš cecho išvažiuojantį elementą tiksinčia bomba, kurios likimas buvo nuspręstas ne laboratorijoje, o baltoje posėdžių salėje.
Šiandien vėl sumažinome rasos tašką iki -40°C, nes -60°C reikalavimas pasirodė per brangus oro kondicionavimo sistemoms, o tai sukėlė 400 proc. H₂S dujų padidėjimą formavimo metu. Pouch tipo elementai išsipučia ir praranda kontaktą su elektrodais, o mes, bandydami tai ištaisyti didindami išorinį suspaudimą, tik dar labiau deformuojame vidinę struktūrą. Tai užburtas ratas, kuriame fizikos dėsniai tampa tik kliūtimis, kurias bandoma apeiti „kūrybiškais“ gamybos proceso pakeitimais.
Žvelgdamas į ant stalo gulinčius LLZO oksidinės keramikos pavyzdžius, matau stabilumą ir saugumą, tačiau jiems reikia 1000°C sukepinimo temperatūros, o tai reikštų visiškai naujas linijas, milijardines investicijas ir, svarbiausia, pripažinimą, kad pastarieji penkeri metai buvo klaida. Niekas čia to nepadarys, nes esame per daug investavę į sulfidinę aklavietę ir įstrigę „Sunk Cost Trap“ gniaužtuose, kur kiekvienas bandymas pagerinti sistemą tik atskleidžia naują jos trūkumą.
Ekonominis skaičiavimas negailestingas: vieno elemento pakeitimo kaina yra 45 USD, įskaitant utilizavimą ir pakartotinį surinkimą, o vidutinis gamybos prastovų laikas, atsirandantis dėl dendritų sukeltų trumpųjų jungimų bandymų metu, siekia 4,2 paros per mėnesį. Mes keičiame visą 500 elementų modulį kas 150 ciklų, nes tai pigiau nei sustabdyti liniją ir išvalyti užterštą įrangą. Tai yra standartinė operacinė procedūra, patvirtinta finansų departamento, ir skaičiai rodo, kad toks ciklas yra pelningas, todėl mes tęsiame darbą.