XNRGI izstrādā EV akumulatoru tehnoloģiju, kas paplašina diapazonu līdz 700 jūdzēm

Viens no izaicinājumiem, ar ko saskaras elektrisko transportlīdzekļu nozare, ir akumulatora padeve. Šā gada maijā Tesla globālais piegādes vadītājs paziņoja, ka uzņēmums plāno a trūkums no galvenajiem akumulatora materiāliem. Autoražotāji strādā, lai vertikāli integrēt akumulatoru ražošanu savā biznesā, lai nodrošinātu, ka viņiem būs piekļuve akumulatoriem, kad tas būs nepieciešams.

Lielā mērā tas notiek tāpēc, ka litija jonu akumulatori ir uzlādējamo elementu standarts. Tie tiek izmantoti visās jomās, sākot no kamerām un tālruņiem līdz EV. Papildus tam, ka litija jonu akumulatori ir dārgi un atkarīgi no ierobežotiem resursiem, tie var pārkarst un aizdegties vai pat eksplodējot. Tāpēc aviokompānijas nevēlas šos akumulatorus savās kravas telpās. Turklāt jaunu rūpnīcu celtniecība litija jonu akumulatoru ražošanai ir dārga un laikietilpīga. Tesla ieguldīja 5 miljardus dolāru savā Nevadā

Nepieciešama jauna akumulatora arhitektūra, ko ir vieglāk izveidot. Ideālā gadījumā jaunajam akumulatora dizainam būtu lielāks enerģijas blīvums un ātrāks uzlādes laiks, lai tas būtu ideāli piemērots lietošanai automašīnā.

Jūs jau zināt, kas notiks tālāk: uzņēmums sauc XNRGI atrodas netālu no Portlendas, Oregonas štatā, saka, ka viņiem ir atbilde. Tas pats par sevi nav nekas neparasts. Daudzi cilvēki ir apgalvojuši, ka viņiem ir brīnuma akumulators, taču viņi vienmēr saka, ka viņi vēl nevar jums par to pastāstīt.

Atšķirība no XNRGI ir tāda, ka viņiem ir publicētu patentu portfelis, kas ir tieši saistīts ar viņu Powerchip akumulatoru tehnoloģiju, un viņi ir pieteikušies vēl vairākiem. Uzņēmums saviem pētījumiem ir saņēmis arī finansējumu no ASV Enerģētikas departamenta. Ar patentu aizsardzību un finansējumu XNRGI vēlas pastāstīt pasaulei, kas viņiem ir.

"Mēs uzskatām, ka tagad varam vienlaikus risināt visas problēmas ar litija jonu akumulatoriem," sacīja XNRGI izpilddirektors Kriss D'Couto.

Vecākas tehnoloģijas iegūst jaunu mērķi

Galvenā atšķirība starp parasto litija jonu akumulatoru un XNRGI Powerchip akumulatoru ir tā sastāvs. Ja parastajās litija jonu baterijās kā būvmateriāls tiek izmantota grafīta suspensija uz divdimensiju vadītāja, XNRGI akumulators izmanto litija metālu trīsdimensiju porainā silīcija plāksnē. Vafelēs nav nekā jauna vai atšķirīga; tie ir tie paši diski, kurus pusvadītāju industrija ražo gadu desmitiem.

"Mēs veicam pārbaudītus mikroshēmu ražošanas pasākumus un piemērojam tos šim akumulatoram," sacīja D'Couto. “Mēs ņemam kaut ko no vienas nozares un pielietojam citā nozarē. Mēs šajā jomā neko neizgudrojam. Mēs varam nopirkt vafeles, tāpēc mums nav lielu kapitālieguldījumu rūpnīcā.

Labākais ir tas, ka XNRGI akumulatori ir izgatavoti no vecākām, biezākām vafelēm, kuras vairs nav pieprasītas. Pasaulē jau pastāv infrastruktūra, lai ražotu šīs vafeles lēti un lielos daudzumos.

Silīcija vafeļu priekšrocība

Silīcija plātņu izmantošanas priekšrocības akumulatora izveidošanai ir atkarīgas no cita labi zināma pusvadītāju procesa. XNRGI dizainā tiek izmantotas perforētas vafeles, lai izveidotu vafelei līdzīgu virsmu. Katrs 12 collu silīcija disks var pārvadāt līdz 160 miljoniem mikroskopisku poru. Pēc tam vafeles vienā pusē pārklāj ar nevadošu virsmu. Vafeles otra puse ir pārklāta ar vadošu metālu, lai pārvadītu elektrisko strāvu.

"Mūsu izmantotie metāla pārklājumi ir ņemti no skaidu ražošanas nozares," sacīja D'Couto, "un izolācijas pārklājumi tiek ņemti no skaidu ražošanas nozares un tiek izmantoti šeit. Mēs neko neizgudrojam procesa pusē.

Vafeles porainais raksturs palielina akumulatora kopējo virsmas laukumu līdz pat 70 reizēm, salīdzinot ar divdimensiju virsmu. Katra pora ir fiziski atdalīta no kaimiņiem, kas palīdz novērst iekšējos īssavienojumus un palīdz akumulatoram pretoties degradācijai laika un lietošanas laikā.

"Katrs no šiem mazajiem caurumiem faktiski ir ļoti mazs akumulators," novēroja D'Kuto. “Ja kāds no tiem atsevišķi neizdodas, neveiksme neizplatās. Šī arhitektūra padara akumulatoru pilnīgi drošu, novēršot termisku aizbēgšanu un sprādzienus.

Uzlabots enerģijas blīvums un jauda

XNRGI vafeļu tehnoloģija ir paredzēta akumulatora anoda pusei. Kad akumulators ir pilnībā uzlādēts, anods ir kā elektronu spainis. Kad akumulators izlādējas, elektroni caur ķēdi plūst uz akumulatora katoda pusi. Kad akumulators ir uzlādēts, anoda kauss tiek uzpildīts atkārtoti.

"Šodien, kad jūs runājat par litija jonu akumulatoru, tas ir izgatavots no litija interkalēts ar grafītu,” skaidroja D’Kuto. "Kopš litija jonu akumulatoru pirmsākumiem grafīts ir izmantots anoda pusē, lai nodrošinātu stāvvietu litija jonu nolaišanai un pacelšanās brīdim."

Viena no porainās silīcija vafeles dizaina priekšrocībām ir tā, ka XNRGI anoda virsmas laukums ir 70 reizes lielāks nekā grafīta anodam. un izmanto tīru litija metālu, nodrošinot Powerchip anodam aptuveni 10 reizes lielāku enerģijas blīvumu nekā esošajiem litija jonu akumulatoru anodiem.

"Mēs iegūstam lielāku enerģijas blīvumu trīsdimensiju virsmas laukuma palielināšanās dēļ," sacīja D'Couto.

Mazāks dendrīta pieaugums ilgākam akumulatora darbības laikam

Viens no iemesliem, kāpēc uzlādējamās baterijas laika gaitā pasliktinās, ir tas, ka anodam atkārtoti izlādējoties un uzlādējot ciklu, uz anoda virsmas uzkrājas ķīmiskas vielas. Šo uzkrāšanos sauc par “dendrītu”, un tas izskatās kā kaļķakmens stalaktīts. Dendrīti galu galā var caurdurt fizisko separatoru starp anodu un katodu un izslēgt akumulatoru.

"Kad dendrīts izduras cauri separatoram, akumulators ātri sabojājas," skaidroja D'Kuto.

Litija joni satur arī citus materiālus, kas uzkrājas kā plāksne uz separatora starp akumulatora anoda un katoda malām, būtībā aizsērējot akumulatoru un samazinot veiktspēju. XNRGI anods ir izturīgs pret dendrītu veidošanos un pagarina akumulatora darbības laiku, jo silīcija plāksnītei ir nevadošs pārklājums. Elementi, kas tiek pārvadāti kopā ar litija joniem, nepielīp pie šīs virsmas un tāpēc nevar viegli veidot dendrītus vai aplikumu.

D’Couto lēš, ka XNRGI Powerchip akumulators piedāvās trīs līdz piecas reizes ilgāku kalpošanas laiku nekā litija jonu akumulators šodien.

Samazināts uzlādes laiks un lielāks darbības rādiuss

Palielināts virsmas laukums Powerchip iekšpusē nozīmē, ka akumulators var izlādēties un uzlādēties daudz ātrāk nekā parastie litija jonu elementi. Tas nozīmē, ka braukšanas laikā ir pieejama lielāka jauda. Vēl svarīgāk ir tas, ka tas nozīmē ātrāku uzlādi.

Saskaņā ar D'Couto teikto, Powerchip anods spēj sasniegt 80% uzlādi no tukšas 15 minūtēs. Biežāk sastopamā 10% līdz 90% uzlāde ir paredzēta arī 15 minūtēm. Papildus ātrai uzlādei XNRGI lēš, ka Powerchip akumulatori palielinās EV diapazonu līdz 280%, salīdzinot ar parasto tāda paša svara litija jonu akumulatoru komplektu. Uzziņai tas nozīmē, ka pašreizējam EV ar 250 jūdžu darbības rādiusu (kā daudziem ir) būtu 700 jūdžu darbības rādiuss.

XNRGI akumulators ir arī daudz vieglāks nekā mūsdienu elementi. Autoražotāji varētu izvēlēties izgatavot vieglākus un efektīvākus EV vai ievietot automašīnā vairāk akumulatoru, lai nodrošinātu vēl lielāku attālumu ar esošo svaru.

Kad mēs to redzēsim?

Šobrīd XNRGI sadarbojas ar uzņēmumiem, kas izmanto visa veida akumulatorus, sākot no mazas plaša patēriņa elektronikas līdz autoražotājiem un pat tīkla līmeņa komunālajiem pakalpojumiem. Uzņēmums paredz, ka patēriņa preču izlaišanas un licencēšanas līgumi tiks pabeigti nākamo divu līdz piecu gadu laikā atkarībā no akumulatora lietojuma.

"Mēs sagaidām, ka 2020. gadā mūsu baterijas tiks izmantotas mobilitātes produktos, piemēram, motociklos, skrejriteņos, dronos, robotos un citos produktos," prognozēja D'Kuto. “Elektroelektrostaciju jomā tas, iespējams, būs 2022. vai 2023. gadā ierobežotā apjomā, pēc tam liela apjoma EV tiks pieņemts 2024. gadā. Tā ir aptuveni norma automobiļu rūpniecībai pēc to plašajām pārbaudēm.

Drošas, ātras uzlādes, ilgstošas ​​un liela darbības rādiusa akumulatoru tehnoloģijas parādīšanās, visticamāk, mainīs EV industriju. Retrospektīvi, jo zinātnieki visā pasaulē pēta labākas akumulatoru tehnoloģijas, iespējams, mums nevajadzētu būt pārsteigtiem, ka kāds to ir atradis.

Uzlabojiet savu dzīvesveiduDigitālās tendences palīdz lasītājiem sekot līdzi steidzīgajai tehnoloģiju pasaulei, izmantojot visas jaunākās ziņas, jautrus produktu apskatus, ieskatu saturošus rakstus un unikālus ieskatus.