ელექტრო მანქანების ინდუსტრიის ერთ-ერთი გამოწვევაა ბატარეის მიწოდება. მიმდინარე წლის მაისში Tesla-ს გლობალური მიწოდების მენეჯერმა განაცხადა, რომ კომპანია გეგმავს ა დეფიციტი ძირითადი ბატარეის მასალები. ავტომწარმოებლები მუშაობენ ვერტიკალურად ინტეგრირება ბატარეის წარმოება მათ ბიზნესში, რათა უზრუნველყონ, რომ მათ ექნებათ წვდომა ბატარეებზე საჭიროების შემთხვევაში.
შინაარსი
- ძველი ტექნოლოგია ახალ მიზანს იძენს
- სილიკონის ვაფლის უპირატესობა
- გაუმჯობესებული ენერგიის სიმკვრივე და სიმძლავრე
- ნაკლები დენდრიტის ზრდა ბატარეის ხანგრძლივობისთვის
- შემცირებული დატენვის დრო და უფრო გრძელი დიაპაზონი
- როდის ვნახავთ?
დიდწილად, ეს ხდება იმის გამო, რომ ლითიუმ-იონური ბატარეები არის სტანდარტი მრავალჯერადი დატენვის უჯრედებისთვის. ისინი გამოიყენება ყველაფერში, კამერებიდან და ტელეფონებიდან ელექტრომობილებამდე. გარდა იმისა, რომ ლითიუმ-იონური ბატარეები ძვირია და მწირ რესურსებზეა დამოკიდებული, გადახურების და ხანძრის გაჩენის ან თუნდაც ფეთქავს. Ამიტომაც ავიახაზები არ მინდა ეს ბატარეები თავიანთ საბარგულში. გარდა ამისა, ახალი ქარხნების აშენება ლითიუმ-იონური ბატარეების დასამზადებლად ძვირი და შრომატევადია. ტესლამ 5 მილიარდი დოლარის ინვესტიცია ჩადო თავის ნევადაში
გიგაფაბრიკა აწარმოოს ბატარეები Model 3-ისთვის შიდა. Tesla-ს სიმძლავრე არის დაახლოებით 24 GWh დღეს და 35 გვტ.სთ-მდე, როდესაც დასრულდება მომავალ წელს.რეკომენდებული ვიდეოები
რაც საჭიროა არის ახალი ბატარეის არქიტექტურა, რომელიც უფრო ადვილია. იდეალურ შემთხვევაში, ბატარეის ახალ დიზაინს ექნებოდა უფრო მაღალი ენერგიის სიმკვრივე და უფრო სწრაფი დატენვის დრო, რათა ის იდეალური ყოფილიყო ავტომობილის გამოყენებისთვის.
თქვენ უკვე იცით, რა ხდება შემდეგ: კომპანიამ დარეკა XNRGI პორტლენდთან ახლოს, ორეგონი ამბობს, რომ მათ აქვთ პასუხი. ეს თავისთავად არ არის იშვიათი. ბევრი ადამიანი აცხადებს, რომ აქვს სასწაული ბატარეა, მაგრამ ისინი ყოველთვის ამბობენ, რომ ჯერ ვერ გეტყვიან ამის შესახებ.
განსხვავება XNRGI-სთან არის ის, რომ მათ მიიღეს გამოქვეყნებული პატენტების პორტფელი, რომლებიც პირდაპირ არის დაკავშირებული მათ Powerchip ბატარეის ტექნოლოგიასთან და მათ განაცხადეს კიდევ რამდენიმე. კომპანიამ ასევე მიიღო დაფინანსება აშშ-ის ენერგეტიკის დეპარტამენტისგან მათი კვლევისთვის. პატენტის დაცვისა და დაფინანსების პირობებში, XNRGI-ს სურს აცნობოს მსოფლიოს, რაც მათ აქვთ.
„ჩვენ გვჯერა, რომ ახლა შეგვიძლია ერთდროულად გადავჭრათ ლითიუმ-იონური ბატარეების ყველა პრობლემა“, - თქვა XNRGI-ს აღმასრულებელმა დირექტორმა კრის დ’კუტომ.
ძველი ტექნოლოგია ახალ მიზანს იძენს
ძირითადი განსხვავება ჩვეულებრივ ლითიუმ-იონურ ბატარეასა და XNRGI Powerchip ბატარეას შორის არის მისი შემადგენლობა. იქ, სადაც ჩვეულებრივი ლითიუმ-იონური ბატარეები სამშენებლო მასალად იყენებენ გრაფიტის ნალექს ორგანზომილებიან გამტარზე, XNRGI ბატარეა იყენებს ლითიუმს სამგანზომილებიან ფოროვან სილიკონის ვაფლში. არაფერია ახალი ან განსხვავებული ვაფლის შესახებ; ისინი იგივე დისკებია, რომლებსაც ათწლეულების მანძილზე ამზადებდნენ ნახევარგამტარების ინდუსტრია.
”ჩვენ ვდგამთ ჩიპების წარმოების დადასტურებულ ნაბიჯებს და ვიყენებთ მათ ამ ბატარეაზე,” - თქვა დ’კუტომ. „ჩვენ ვიღებთ რაღაცას ერთი ინდუსტრიიდან და ვიყენებთ მას სხვა ინდუსტრიაში. ჩვენ ამ ფრონტზე არაფერს ვიგონებთ. ჩვენ შეგვიძლია ვიყიდოთ ვაფლი, ასე რომ, ჩვენ არ გვაქვს დიდი კაპიტალური ინვესტიცია ქარხანაში. ”
საუკეთესო ნაწილი ის არის, რომ XNRGI ბატარეები მზადდება ძველი, სქელი ვაფლებით, რომლებიც აღარ არის მოთხოვნადი. მსოფლიო მასშტაბით ინფრასტრუქტურა უკვე არსებობს ამ ვაფლის იაფად და დიდი რაოდენობით დასამზადებლად.
სილიკონის ვაფლის უპირატესობა
ბატარეის ასაშენებლად სილიკონის ვაფლის გამოყენების უპირატესობა დამოკიდებულია სხვა კარგად დამკვიდრებულ ნახევარგამტარულ პროცესზე. XNRGI დიზაინი იყენებს პერფორირებულ ვაფლებს ვაფლის მსგავსი ზედაპირის შესაქმნელად. თითოეულ 12 დიუმიან სილიკონის დისკს შეუძლია 160 მილიონამდე მიკროსკოპული პორების გადატანა. შემდეგ ვაფლებს აფარებენ არაგამტარი ზედაპირით ერთ მხარეს. ვაფლის მეორე მხარე დაფარულია გამტარ ლითონით ელექტრული დენის გადასატანად.
„ლითონის საფარი, რომელსაც ჩვენ ვიყენებთ, აღებულია ჩიპების ინდუსტრიიდან“, - თქვა დ'კუტომ, - „საიზოლაციო საფარი აღებულია ჩიპური ინდუსტრიიდან და გამოიყენება აქ. ჩვენ არაფერს ვიგონებთ პროცესის მხარეს“.
XNRGI - PowerChip ბატარეა
ვაფლის ფოროვანი ბუნება ზრდის ბატარეის მთლიან ზედაპირის ფართობს 70-ჯერ ორგანზომილებიან ზედაპირთან შედარებით. თითოეული ფორა ფიზიკურად განცალკევებულია მეზობლებისაგან, რაც ხელს უწყობს შიდა მოკლე ჩართვის აღმოფხვრას და ეხმარება ბატარეას გაუძლოს დეგრადაციას დროთა განმავლობაში და გამოყენებაში.
”თითოეული ეს პატარა ხვრელი ფაქტობრივად ძალიან პატარა ბატარეაა”, - შენიშნა დ’კუტომ. „როდესაც რომელიმე მათგანი ინდივიდუალურად მარცხდება, მარცხი არ ვრცელდება. ეს არქიტექტურა ბატარეას სრულიად უსაფრთხოს ხდის თერმული გაქცევისა და აფეთქებების თავიდან ასაცილებლად.
გაუმჯობესებული ენერგიის სიმკვრივე და სიმძლავრე
XNRGI-ის ვაფლის ტექნოლოგია შექმნილია ბატარეის ანოდის მხარეს გასასვლელად. როდესაც ბატარეა სრულად არის დამუხტული, ანოდი ელექტრონების ვედროს ჰგავს. ბატარეის გამორთვისას ელექტრონები მიკროსქემის მეშვეობით მიედინება ბატარეის კათოდური მხარისკენ. როდესაც ბატარეა იტენება, ანოდის თაიგული ივსება.
„დღეს როცა საუბრობთ ლითიუმ-იონურ ბატარეაზე, ის დამზადებულია ლითიუმისგან ინტერკალირებული გრაფიტით“, - განმარტა დ’კუტომ. „ლითიუმ-იონური ბატარეების დაარსების დღიდან, გრაფიტი გამოიყენება ანოდის მხარეს, რათა უზრუნველყოს პარკირების ადგილი ლითიუმის იონების დასაფრენად და აფრენისთვის“.
ფოროვანი სილიკონის ვაფლის დიზაინის ერთი უზარმაზარი უპირატესობა ის არის, რომ XNRGI ანოდს აქვს 70-ჯერ მეტი ზედაპირის ფართობი, ვიდრე გრაფიტის ანოდს. და იყენებს სუფთა ლითიუმ ლითონს, რაც Powerchip-ის ანოდს დაახლოებით 10-ჯერ აღემატება არსებული ლითიუმ-იონური ბატარეის ანოდების ენერგიის სიმკვრივეს.
”ჩვენ ვიღებთ ენერგიის მეტ სიმკვრივეს ზედაპირის ფართობის სამგანზომილებიანი ზრდის გამო,” - თქვა დ’კუტომ.
ნაკლები დენდრიტის ზრდა ბატარეის ხანგრძლივობისთვის
ერთ-ერთი მიზეზი, რის გამოც დატენვის ბატარეები დროთა განმავლობაში იშლება, არის ის, რომ როდესაც ანოდი გადის განმეორებით განმუხტვისა და დამუხტვის ციკლებს, ის იღებს ქიმიურ დაგროვებას ანოდის ზედაპირზე. ამ დაგროვებას ეწოდება "დენდრიტი" და ის ჰგავს კირქვის სტალაქტიტს. დენდრიტებს შეუძლიათ საბოლოოდ გააღრმაონ ფიზიკური გამყოფი ანოდსა და კათოდს შორის და ამოიღონ ბატარეა.
"როდესაც დენდრიტი გამყოფს ურტყამს, თქვენ მიიღებთ ბატარეის სწრაფ უკმარისობას", - განმარტა დ'კუტომ.
ლითიუმის იონები ასევე ატარებენ სხვა მასალებს, რომლებიც გროვდება დაფის მსგავსად გამყოფზე ბატარეის ანოდსა და კათოდის მხარეებს შორის, რაც არსებითად ბლოკავს ბატარეას და ამცირებს შესრულებას. XNRGI ანოდი ეწინააღმდეგება დენდრიტის წარმოქმნას და ახანგრძლივებს ბატარეის ხანგრძლივობას სილიკონის ვაფლის არაგამტარი საფარის გამო. ლითიუმის იონებთან ერთად გადატანილი ელემენტები არ ებმება ამ ზედაპირზე და, შესაბამისად, ადვილად ვერ წარმოქმნიან დენდრიტებს ან ქმნიან დაფებს.
D'Couto-ს შეფასებით, XNRGI Powerchip ცომი შესთავაზებს სამიდან ხუთჯერ უფრო მეტ სიცოცხლეს, ვიდრე დღეს ლითიუმ-იონური ბატარეა შეუძლია.
შემცირებული დატენვის დრო და უფრო გრძელი დიაპაზონი
Powerchip-ის შიგნით გაზრდილი ზედაპირის ფართობი ნიშნავს, რომ ბატარეას შეუძლია დატენვა და დატენვა ბევრად უფრო სწრაფად, ვიდრე ჩვეულებრივი ლითიუმ-იონის უჯრედები. ეს ნიშნავს, რომ მეტი სიმძლავრე ხელმისაწვდომია, როდესაც მართავთ. რაც მთავარია, ეს ნიშნავს სწრაფ დატენვას.
D'Cuto-ს თქმით, Powerchip ანოდს შეუძლია 80% დატენვის მიღწევა ცარიელიდან 15 წუთში. უფრო გავრცელებული 10%-დან 90%-მდე დატენვა ასევე გათვლილია 15 წუთზე. სწრაფი დატენვის გარდა, XNRGI-ის შეფასებით, Powerchip ბატარეები გაზრდის EV დიაპაზონს 280%-მდე იმავე წონის ჩვეულებრივი ლითიუმ-იონური ბატარეების პაკეტთან შედარებით. ცნობისთვის, ეს ნიშნავს, რომ ამჟამინდელ EV-ს 250 მილის მანძილით (როგორც ბევრს აქვს) ექნება 700 მილის დიაპაზონი.
XNRGI ბატარეა ასევე გაცილებით მსუბუქია, ვიდრე დღევანდელი უჯრედები. ავტომწარმოებლებს შეუძლიათ აირჩიონ უფრო მსუბუქი და ეფექტური ელექტრომობილების დამზადება, ან მეტი ბატარეის ჩასმა მანქანაში, არსებული წონით კიდევ უფრო დიდი მანძილით.
როდის ვნახავთ?
ამჟამად XNRGI მუშაობს კომპანიებთან, რომლებიც იყენებენ ყველა სახის ბატარეას მცირე სამომხმარებლო ელექტრონიკიდან ავტომწარმოებლამდე და ქსელის დონის კომუნალურ მომსახურებამდეც კი. კომპანია მოსალოდნელია, რომ სამომხმარებლო პროდუქტის გაშვება და ლიცენზირების შეთანხმებები დასრულდება მომდევნო ორიდან ხუთ წელიწადში, ბატარეის აპლიკაციიდან გამომდინარე.
„ჩვენ ველით, რომ ჩვენი ბატარეები გამოყენებული იქნება მობილურობის პროდუქტებში, როგორიცაა მოტოციკლები, სკუტერები, დრონები, რობოტები და სხვა, 2020 წელს“, - პროგნოზირებს დ’კუტო. ”EV-ებში, სავარაუდოდ, ეს იქნება 2022 ან 2023 წელი შეზღუდული მოცულობით, შემდეგ მაღალი მოცულობის ელექტრომობილების მიღება 2024 წელს. ეს არის დაახლოებით ნორმა საავტომობილო ინდუსტრიისთვის მათი ფართო ტესტირების შემდეგ. ”
უსაფრთხო, სწრაფი დატენვის, გრძელვადიანი და გრძელვადიანი ბატარეის ტექნოლოგიის გამოჩენა, სავარაუდოდ, თამაშის შეცვლას გამოიწვევს EV ინდუსტრიისთვის. რეტროსპექტივაში, როდესაც მეცნიერები მთელ მსოფლიოში იკვლევენ ბატარეის უკეთეს ტექნოლოგიას, ალბათ არ უნდა გაგვიკვირდეს, რომ ვინმემ ის იპოვა.
განაახლეთ თქვენი ცხოვრების წესიDigital Trends ეხმარება მკითხველს თვალყური ადევნონ ტექნოლოგიების სწრაფ სამყაროს ყველა უახლესი სიახლეებით, სახალისო პროდუქტების მიმოხილვებით, გამჭრიახი რედაქციებითა და უნიკალური თვალით.
