Dėl šio akumuliatoriaus patobulinimo elektromobiliai gali būti daug pigesni

Jie yra nanotechnologijos

Pastaruosius septynerius metus Alamedoje, Kalifornijoje, įsikūręs startuolis tyliai dirbo prie naujos anodo medžiagos, kuri žada žymiai padidinti ličio jonų baterijų našumą.

„Sila Nanotechnologies“ praėjusį mėnesį atsirado slaptuoju režimu, bendradarbiaudama su BMW, kad iki 2023 m. įmonės silicio pagrindu pagamintos anodinės medžiagos būtų panaudotos bent kai kuriose Vokietijos automobilių gamintojo elektrinėse transporto priemonėse. BMW atstovas spaudai pasakojo į „Wall Street Journal“. Bendrovė tikisi, kad dėl sandorio energijos, kurią galite supakuoti į tam tikro tūrio akumuliatoriaus elementą, padidės 10–15 procentų. „Sila“ generalinis direktorius Gene Berdichevsky teigia, kad medžiagos ilgainiui galėtų pagerinti net 40 procentų (žr. 35 novatoriai iki 35 metų: Gene Berdichevsky).

Elektromobiliams padidinus vadinamąjį energijos tankį, vienu įkrovimu galima nuvažiuoti arba sumažinti baterijų, reikalingų standartiniams diapazonams pasiekti, kainą. Kalbant apie vartotojų programėles, tai gali palengvinti mobiliųjų telefonų, kurie negali ištverti dieną, nusivylimą arba įgalinti energijos reikalaujančias naujos kartos funkcijas, pvz., didesnes kameras ar itin sparčius 5G tinklus.

Tyrėjai praleido dešimtmečius, siekdami patobulinti ličio jonų baterijų pajėgumus, tačiau paprastai šis pelnas pasiekiamas tik keliais procentiniais punktais. Taigi, kaip „Sila Nanotechnologies“ padarė tokį didelį šuolį?

Berdichevsky, kuris buvo septintas „Tesla“ darbuotojas, ir CTO Glebas Jušinas , Džordžijos technologijos instituto medžiagų mokslo profesorius, neseniai pateikė išsamesnį baterijų technologijos paaiškinimą interviu su MIT technologijų apžvalga .

„Sila“ įkūrėjai (iš kairės į dešinę), Glebas Yushin, Gene Berdichevsky ir Alex Jacobs. Sila nanotechnologijos

Anodas yra neigiamas akumuliatoriaus elektrodas, kuris šiuo atveju kaupia ličio jonus, kai akumuliatorius įkraunamas. Inžinieriai jau seniai tikėjo, kad silicis turi didelį potencialą kaip anodo medžiaga dėl paprastos priežasties: jis gali jungtis su 25 kartus daugiau ličio jonų nei grafitas, pagrindinė medžiaga, šiandien naudojama ličio jonų akumuliatoriuose.

Tačiau tai ateina su dideliu laimikiu. Kai silicis sutalpina tiek daug ličio jonų, jo tūris plečiasi, todėl medžiaga apkraunama taip, kad įkrovimo metu ji gali subyrėti. Šis patinimas taip pat sukelia elektrochemines šalutines reakcijas, kurios sumažina akumuliatoriaus veikimą.

2010 m. Yushinas buvo mokslinio tyrimo bendraautoris popierius kuris nustatė standžiųjų silicio nanodalelių, kurios viduje yra pakankamai porėtos, kad prisitaikytų prie reikšmingų tūrio pokyčių, gamybos metodą. Jis bendradarbiavo su Berdichevsky ir kitu buvusiu „Tesla“ akumuliatorių inžinieriumi Alexu Jacobsu, kad kitais metais suformuotų „Sila“.

Nuo tada bendrovė stengiasi komercializuoti šią pagrindinę koncepciją, kurdama, gamindama ir išbandydama dešimtis tūkstančių skirtingų vis sudėtingesnių anodo nanodalelių veislių. Jis sugalvojo būdus, kaip pakeisti vidinę struktūrą, kad akumuliatoriaus elektrolitas nepatektų į daleles, ir buvo pasiekta dešimtys laipsniško energijos tankio padidėjimo, kuris galiausiai padidino maždaug 20 procentų pagerėjimą, palyginti su geriausia esama technologija.

Galiausiai Sila sukūrė tvirtą, mikrometro dydžio sferinę dalelę su akyta šerdimi, kuri nukreipia didžiąją dalį patinimosi vidinėje struktūroje. Įkrovimo metu dalelės išorė nekeičia formos ar dydžio, todėl užtikrinamas įprastas veikimas ir ciklo trukmė.

Gauti sudėtiniai anodo milteliai veikia kaip esamų ličio jonų elementų gamintojų medžiaga.

Naudojant bet kokią naują akumuliatoriaus technologiją, automobilių pramonės kokybės ir saugos užtikrinimo procesams įgyvendinti prireikia mažiausiai penkerių metų, todėl su BMW numatytas 2023 m. Tačiau „Sila“ sparčiau žengia į plataus vartojimo elektronikos gaminius, kur kitų metų pradžioje lentynose tikisi išvysti baterijų medžiagas.

Venkatas Viswanathanas, Carnegie Mellon mechanikos inžinierius, sako, kad Sila daro didelę pažangą. Tačiau jis įspėja, kad vienos baterijos metrikos padidėjimas dažnai kenkia kitiems, pvz., saugai, įkrovimo laikui ar ciklo eksploatavimo trukmei, ir kad tai, kas veikia laboratorijoje, ne visada puikiai virsta galutiniais produktais.

Įmonės, įskaitant „Enovix“ ir „Enevate“, taip pat kuria anodo medžiagas, kuriose dominuoja silicis. Tuo tarpu kitos įmonės naudojasi visiškai skirtingais keliais, siekdamos didesnės talpos saugyklos, ypač įskaitant kietojo kūno baterijas. Jie naudoja tokias medžiagas kaip stiklas, keramika ar polimerai, kad pakeistų skystus elektrolitus, kurie padeda pernešti ličio jonus tarp katodo ir anodo.

BMW taip pat turi bendradarbiavo su „Solid Power“, Kolorado universiteto Boulder išvadu, teigiančiu, kad jo kietojo kūno technologija, pagrįsta ličio metalo anodais, gali sukaupti du ar tris kartus daugiau energijos nei tradicinės ličio jonų baterijos. Tuo tarpu Ionic Materials, kuri neseniai pakeltas 65 mln. USD iš „Dyson“ ir kitų, sukūrė kietą polimerinį elektrolitą, kuris, kaip teigiama, leis saugesnes, pigesnes baterijas, kurios gali veikti kambario temperatūroje ir taip pat veiks su ličio metalu.

Kai kurie baterijų ekspertai mano, kad kietojo kūno technologija galiausiai žada didesnį energijos tankio padidėjimą, jei mokslininkai galės įveikti kai kurias dideles likusias technines kliūtis.

Tačiau Berdičevskis pabrėžia, kad „Sila“ medžiagos yra paruoštos gaminiams jau dabar ir, skirtingai nei kietojo kūno ličio-metalo baterijos, nereikalauja baterijų gamintojų brangių įrangos atnaujinimų.

Kadangi bendrovė kuria papildomus būdus, kaip apriboti silicio dalelių tūrio pokyčius, Berdichevsky ir Yushin tiki, kad jie galės dar labiau padidinti energijos tankį, taip pat pagerinti įkrovimo laiką ir bendrą ciklo trukmę.

Ši istorija buvo atnaujinta siekiant paaiškinti, kad „Samsung“ neinvestavo į naujausią „Ionic Material“ finansavimo etapą.

paslėpti