XNRGI kuria EV baterijų technologiją, kuri išplečia atstumą iki 700 mylių

Vienas iš iššūkių, su kuriuo susiduria elektromobilių pramonė, yra akumuliatoriaus tiekimas. Šių metų gegužę Tesla pasaulinio tiekimo vadovas pareiškė, kad bendrovė planuoja a trūkumas pagrindinių akumuliatoriaus medžiagų. Automobilių gamintojai stengiasi vertikaliai integruoti baterijų gamybą į savo verslą, kad prireikus galėtų prieiti prie baterijų.

Iš esmės taip nutinka todėl, kad ličio jonų baterijos yra įkraunamų elementų standartas. Jie naudojami visur, pradedant fotoaparatais ir telefonais, baigiant elektromobiliais. Be to, kad ličio jonų akumuliatoriai yra brangūs ir priklausomi nuo ribotų išteklių, jie gali perkaisti, užsidegti ar net perkaisti. sprogstantis. Štai kodėl oro linijos nenori, kad šios baterijos būtų savo krovinių triumose. Be to, statyti naujas ličio jonų akumuliatorių gamyklas yra brangus ir atima daug laiko. „Tesla“ į savo Nevadą investavo 5 mlrd

Reikia naujos akumuliatoriaus architektūros, kurią būtų lengviau sukurti. Idealiu atveju naujos konstrukcijos akumuliatorius turėtų didesnį energijos tankį ir greitesnį įkrovimo laiką, kad būtų idealus naudoti transporto priemonėje.

Jūs jau žinote, kas bus toliau: įmonė paskambino XNRGI įsikūrusi netoli Portlando, Oregonas sako, kad turi atsakymą. Tai savaime nėra neįprasta. Daugelis žmonių teigė, kad turi stebuklingą bateriją, bet jie visada sako, kad dar negali apie tai pasakyti.

Skirtumas nuo XNRGI yra tas, kad jie turi paskelbtų patentų, tiesiogiai susietų su jų Powerchip baterijų technologija, portfelį, ir jie pateikė paraiškas dėl dar kelių. Bendrovė taip pat gavo finansavimą iš JAV Energetikos departamento savo tyrimams. Turėdami patentų apsaugą ir finansavimą, XNRGI nori pasakyti pasauliui, ką jie turi.

„Manome, kad dabar galime vienu metu išspręsti visas su ličio jonų baterijomis susijusias problemas“, – sakė XNRGI generalinis direktorius Chrisas D'Couto.

Senesnės technologijos įgauna naują paskirtį

Pagrindinis skirtumas tarp įprastos ličio jonų baterijos ir XNRGI Powerchip akumuliatoriaus yra jo sudėtis. Kai įprastose ličio jonų baterijose kaip statybinė medžiaga naudojama grafito suspensija ant dvimačio laidininko, XNRGI akumuliatoriuje naudojamas ličio metalas trimatėje poringoje silicio plokštelėje. Vafliuose nėra nieko naujo ar kitokio; tai tie patys diskai, kuriuos dešimtmečius gamino puslaidininkių pramonė.

„Mes imamės patikrintų lustų gamybos žingsnių ir taikome juos šiai baterijai“, – sakė D'Couto. „Kažką paimame iš vienos pramonės šakos ir pritaikome kitoje pramonės šakoje. Mes nieko tame fronte nesugalvojame. Mes galime nusipirkti plokšteles, todėl neturime didelių kapitalo investicijų į gamyklą.

Geriausia tai, kad XNRGI baterijos gaminamos iš senesnių, storesnių plokštelių, kurios nebėra paklausios. Pasaulyje jau egzistuoja infrastruktūra, leidžianti pigiai ir dideliais kiekiais gaminti šias plokšteles.

Silicio plokštelių pranašumas

Silicio plokštelių naudojimo akumuliatoriui gaminti privalumas priklauso nuo kito nusistovėjusio puslaidininkio proceso. XNRGI dizainas naudoja perforuotas plokšteles, kad būtų sukurtas vaflinį paviršių. Kiekvienas 12 colių silicio diskas gali turėti iki 160 milijonų mikroskopinių porų. Tada plokštelės iš vienos pusės padengiamos nelaidžiu paviršiumi. Kita plokštelės pusė yra padengta laidžiu metalu, kad būtų galima perduoti elektros srovę.

„Metalinės dangos, kurias naudojame, yra paimtos iš drožlių pramonės, – sakė D'Couto, – o izoliacinės dangos paimtos iš drožlių pramonės ir naudojamos čia. Mes nieko neišrandame proceso pusėje.

Akyta plokštelė padidina bendrą baterijos paviršiaus plotą iki 70 kartų, palyginti su dvimačiu paviršiumi. Kiekviena pora yra fiziškai atskirta nuo kaimynų, o tai padeda pašalinti vidinius trumpuosius jungimus ir padeda akumuliatoriui atsispirti gedimui laikui bėgant ir naudojant.

„Kiekviena iš šių mažų skylučių yra labai maža baterija“, - pastebėjo D'Couto. „Kai kuris nors iš jų sugenda, gedimas neplinta. Dėl šios architektūros akumuliatorius visiškai saugus, nes apsaugo nuo šiluminio bėgimo ir sprogimo.

Pagerintas energijos tankis ir talpa

XNRGI plokštelių technologija sukurta taip, kad ji būtų naudojama ant akumuliatoriaus anodo pusės. Kai baterija visiškai įkrauta, anodas yra tarsi elektronų kibiras. Kai baterija išsikrauna, elektronai teka per grandinę į baterijos katodo pusę. Kai akumuliatorius įkraunamas, anodo kibiras vėl užpildomas.

„Šiandien, kai kalbate apie ličio jonų akumuliatorių, jis pagamintas iš ličio įsiterpęs su grafitu“, – paaiškino D’Couto. „Nuo pat ličio jonų baterijų atsiradimo grafitas buvo naudojamas anodo pusėje, kad būtų pastatyta vieta ličio jonams nusileisti ir pakilti.

Vienas didžiulis porėtos silicio plokštelės konstrukcijos pranašumas yra tai, kad XNRGI anodas turi 70 kartų didesnį paviršiaus plotą nei grafito anodas. ir naudojamas grynas ličio metalas, todėl Powerchip anodo energijos tankis yra maždaug 10 kartų didesnis nei esamų ličio jonų baterijų anodų.

„Dėl trimačio paviršiaus ploto padidėjimo gauname didesnį energijos tankį“, - teigė D'Couto.

Mažesnis dendrito augimas ilgesniam akumuliatoriaus veikimo laikui

Viena iš priežasčių, kodėl įkraunamos baterijos laikui bėgant blogėja, yra ta, kad anodui kartojantis iškrovimo ir įkrovimo ciklus, ant anodo paviršiaus kaupiasi cheminės medžiagos. Šis susikaupimas vadinamas „dendritu“ ir atrodo kaip kalkakmenio stalaktitas. Dendritai ilgainiui gali pramušti fizinį separatorių tarp anodo ir katodo ir atjungti bateriją.

„Kai dendritas prasiskverbia pro separatorių, greitai sugenda baterija“, – paaiškino D'Couto.

Ličio jonai taip pat turi kitų medžiagų, kurios kaupiasi kaip apnašos ant separatoriaus tarp anodo ir katodo baterijos pusių, iš esmės užkemšdamos akumuliatorių ir sumažindamos jo veikimą. XNRGI anodas atsparus dendrito susidarymui ir prailgina baterijos veikimo laiką dėl nelaidžios silicio plokštelės dangos. Elementai, gabenami kartu su ličio jonais, neprilimpa prie to paviršiaus, todėl negali lengvai suformuoti dendritų ar susidaryti apnašų.

D'Couto apskaičiavo, kad XNRGI Powerchip baterijos tarnavimo laikas bus nuo trijų iki penkių kartų ilgesnis, nei šiandien gali pasiekti ličio jonų akumuliatorius.

Sutrumpintas įkrovimo laikas ir ilgesnis atstumas

Padidėjęs paviršiaus plotas Powerchip viduje reiškia, kad baterija gali išsikrauti ir įkrauti daug greičiau nei įprasti ličio jonų elementai. Tai reiškia, kad vairuojant yra daugiau galios. Dar svarbiau, kad tai reiškia greitesnį įkrovimą.

Pasak D'Couto, Powerchip anodas gali pasiekti 80% įkrovimo iš tuščio per 15 minučių. Dažnesnis 10–90 % įkrovimas taip pat yra skirtas 15 minučių. Be greito įkrovimo, XNRGI apskaičiavo, kad Powerchip baterijos padidins EV diapazoną iki 280%, palyginti su įprastu tokio pat svorio ličio jonų akumuliatorių paketu. Tai reiškia, kad dabartinis EV, turintis 250 mylių nuotolį (kaip daugelis turi), galėtų nuvažiuoti 700 mylių.

XNRGI baterija taip pat yra daug lengvesnė nei šiuolaikiniai elementai. Automobilių gamintojai galėtų pasirinkti gaminti lengvesnius ir efektyvesnius elektromobilius arba įdėti į automobilį daugiau baterijų, kad būtų galima pasiekti dar didesnį atstumą esant esamam svoriui.

Kada pamatysime?

Šiuo metu XNRGI dirba su įmonėmis, naudojančiomis visų rūšių baterijas – nuo ​​mažos buitinės elektronikos iki automobilių gamintojų ir net tinklo lygio komunalinių paslaugų. Bendrovė tikisi, kad plataus vartojimo produktų pristatymo ir licencijavimo sutartys bus baigtos per ateinančius dvejus ar penkerius metus, priklausomai nuo akumuliatoriaus taikymo.

„Tikimės, kad 2020 m. mūsų baterijos bus naudojamos mobilumo gaminiuose, tokiuose kaip motociklai, motoroleriai, dronai, robotai ir kt.“, – prognozavo D'Couto. „Elektroninių transporto priemonių atveju tai greičiausiai bus 2022 arba 2023 m. tam tikru ribotu kiekiu, tada didelės apimties elektromobiliai bus priimti 2024 m. Tai yra maždaug norma automobilių pramonei po išsamių bandymų.

Saugios, greitai įkraunamos, ilgai veikiančios ir ilgo nuotolio baterijų technologijos atsiradimas greičiausiai pakeis EV pramonę. Žvelgiant atgal, viso pasaulio mokslininkams tyrinėjant geresnes akumuliatorių technologijas, turbūt neturėtume stebėtis, kad kažkas ją rado.

Atnaujinkite savo gyvenimo būdąSkaitmeninės tendencijos padeda skaitytojams stebėti sparčiai besivystantį technologijų pasaulį – pateikiamos visos naujausios naujienos, smagios produktų apžvalgos, įžvalgūs vedamieji leidiniai ir unikalūs žvilgsniai.