XNRGI dezvoltă tehnologia bateriei EV care extinde autonomia până la 700 de mile

Una dintre provocările cu care se confruntă industria vehiculelor electrice este alimentare cu baterie. În luna mai a acestui an, managerul global de aprovizionare al Tesla a declarat că compania plănuiește un deficit a materialelor cheie ale bateriilor. Producătorii auto lucrează la se integrează pe verticală producția de baterii în afacerea lor pentru a se asigura că vor avea acces la baterii atunci când este nevoie.

În mare parte, acest lucru se întâmplă deoarece bateriile litiu-ion sunt standardul pentru celulele reîncărcabile. Sunt folosite în orice, de la camere și telefoane până la vehicule electrice. Pe lângă faptul că sunt scumpe și depind de resursele limitate, bateriile Li-ion prezintă pericol de supraîncălzire și de a lua foc sau chiar

Este nevoie de o nouă arhitectură a bateriei, care să fie mai ușor de realizat. În mod ideal, noul design al bateriei ar avea o densitate de energie mai mare și un timp de reîncărcare mai rapid pentru a o face ideală pentru utilizarea vehiculului.

Știți deja ce urmează: a sunat o companie XNRGI cu sediul în apropiere de Portland, Oregon, spune că au răspunsul. Acest lucru nu este neobișnuit în sine. Mulți oameni au susținut că au o baterie miraculoasă, dar par să spună întotdeauna că nu vă pot spune încă despre ea.

Diferența cu XNRGI este că au un portofoliu de brevete publicate legate direct de tehnologia bateriei Powerchip și au solicitat mai multe. Compania a primit, de asemenea, finanțare de la Departamentul de Energie al SUA pentru cercetarea lor. Cu protecția prin brevet și finanțarea în vigoare, XNRGI este dornic să spună lumii ce au.

„Credem că acum putem aborda simultan toate problemele legate de bateriile cu litiu-ion”, a spus CEO-ul XNRGI Chris D’Couto.

Tehnologia mai veche capătă un nou scop

Diferența cheie dintre o baterie convențională Litiu-ion și o baterie XNRGI Powerchip este compoziția sa. În cazul în care bateriile convenționale cu litiu-ion folosesc o suspensie de grafit pe un conductor bidimensional ca material de construcție, bateria XNRGI folosește litiu metalic într-o placă de siliciu poroasă tridimensională. Nu este nimic nou sau diferit la napolitane; sunt aceleași discuri care au fost produse de zeci de ani de industria semiconductoarelor.

„Luăm pași dovediți de fabricare a cipurilor și le aplicăm acestei baterii”, a spus D’Couto. „Luăm ceva dintr-o industrie și îl aplicăm în altă industrie. Nu inventăm nimic în acest sens. Putem cumpăra napolitane, așa că nu avem investiția mare de capital într-o fabrică.”

Cea mai bună parte este că bateriile XNRGI sunt fabricate cu napolitane mai vechi, mai groase, care nu mai sunt solicitate. Există deja infrastructură la nivel mondial pentru a produce aceste napolitane ieftin și în cantități mari.

Avantajul plachetelor de siliciu

Avantajul utilizării plachetelor de siliciu pentru a construi o baterie depinde de un alt proces de semiconductor bine stabilit. Designul XNRGI folosește napolitane perforate pentru a crea o suprafață asemănătoare vafei. Fiecare disc de siliciu de 12 inchi poate transporta până la 160 de milioane de pori microscopici. Apoi, napolitanele sunt acoperite cu o suprafață neconductivă pe o parte. Cealaltă parte a plachetei este acoperită cu un metal conductor pentru a transporta curentul electric.

„Acoperirile metalice pe care le folosim sunt luate din industria așchiilor”, a spus D’Couto, „iar straturile izolatoare sunt luate din industria așchiilor și folosite aici. Nu inventăm nimic din partea procesului.”

Natura poroasă a plachetei mărește suprafața totală a bateriei de până la 70 de ori în comparație cu o suprafață bidimensională. Fiecare por este separat fizic de vecinii săi, ceea ce ajută la eliminarea scurtcircuitelor interne și ajută bateria să reziste la degradare în timp și utilizare.

„Fiecare dintre aceste mici găuri este efectiv o baterie foarte mică”, a observat D’Couto. „Când oricare dintre aceștia eșuează individual, eșecul nu se propaga. Această arhitectură face bateria complet sigură, prevenind evadarea termică și exploziile.”

Densitate și capacitate energetică îmbunătățite

Tehnologia wafer de la XNRGI este concepută pentru a merge pe partea anodică a bateriei. Când o baterie este încărcată complet, anodul este ca o găleată de electroni. Pe măsură ce bateria se descarcă, electronii curg prin circuit către partea catodică a bateriei. Când bateria este reîncărcată, găleata anodului se umple.

„Astăzi, când vorbiți despre o baterie litiu-ion, este făcută din litiu intercalată cu grafit”, a explicat D’Couto. „De la începutul bateriilor litiu-ion, grafitul a fost folosit pe partea anodului pentru a oferi un loc de parcare pentru ionii de litiu să aterizeze și să decoleze.”

Un avantaj uriaș al designului poros al plăcilor de siliciu este că anodul XNRGI are o suprafață de 70 de ori mai mare decât un anod din grafit. și folosește litiu metalic pur, oferind anodului Powerchip de aproximativ 10 ori densitatea energetică a anozilor de baterie litiu-ion existenți.

„Obținem mai multă densitate de energie din cauza creșterii tridimensionale a suprafeței”, a declarat D’Couto.

Mai puțină creștere a dendritei pentru o viață mai lungă a bateriei

Unul dintre motivele pentru care bateriile reîncărcabile se degradează în timp este că, pe măsură ce anodul trece prin cicluri repetate de descărcare și încărcare, devine o acumulare chimică pe suprafața anodului. Această acumulare se numește „dendrită” și arată ca o stalactită de calcar. Dendritele pot străpunge în cele din urmă separatorul fizic dintre anod și catod și pot scurtcircuita bateria.

„Când dendrita trece prin separator, se produce o defecțiune rapidă a bateriei”, a explicat D’Couto.

Ionii de litiu transportă, de asemenea, alte materiale care se acumulează ca placa pe separatorul dintre părțile anod și catod ale bateriei, în mod esențial înfundând bateria și reducând performanța. Anodul XNRGI rezistă la formarea dendritelor și prelungește durata de viață a bateriei datorită stratului neconductiv de pe placă de siliciu. Elementele transportate împreună cu ionii de litiu nu se lipesc de acea suprafață și, prin urmare, nu pot forma cu ușurință dendrite sau placă.

D’Couto estimează că o baterie XNRGI Powerchip va oferi o durată de viață de trei până la cinci ori mai mare decât o poate obține o baterie cu litiu-ion în prezent.

Timp de reîncărcare redus și autonomie mai lungă

Suprafața crescută din interiorul unui Powerchip înseamnă că bateria se poate descărca și reîncărca mult mai rapid decât celulele convenționale cu litiu-ion. Aceasta înseamnă că este disponibilă mai multă putere atunci când conduceți. Mai important, înseamnă o reîncărcare mai rapidă.

Potrivit lui D’Couto, anodul Powerchip este capabil să realizeze o reîncărcare de 80% de la gol în 15 minute. Reîncărcarea mai frecventă de 10% până la 90% este, de asemenea, vizată la 15 minute. Pe lângă încărcarea rapidă, XNRGI estimează că bateriile Powerchip vor crește raza EV cu până la 280% în comparație cu un acumulator convențional Litiu-ion de aceeași greutate. Ca referință, asta înseamnă că un vehicul electric actual cu 250 de mile de autonomie (cum au mulți) ar avea o autonomie de 700 de mile.

Bateria XNRGI este, de asemenea, mult mai ușoară decât celulele de astăzi. Producătorii de automobile ar putea alege să producă vehicule electrice mai ușoare și mai eficiente sau să pună mai multe baterii în mașină pentru o autonomie și mai mare la greutatea existentă.

Când îl vom vedea?

În acest moment, XNRGI lucrează cu companii care folosesc orice tip de baterie, de la electronice de larg consum până la producători de automobile și chiar utilități la nivel de rețea. Compania anticipează că lansarea produselor de consum și acordurile de licență vor fi finalizate în următorii doi până la cinci ani, în funcție de aplicația bateriei.

„Ne așteptăm ca bateriile noastre să fie folosite în produse de mobilitate precum motociclete, scutere, drone, roboți și multe altele în 2020”, a proiectat D’Couto. „În vehiculele electrice, va fi probabil 2022 sau 2023 într-un volum limitat, apoi adoptarea unui volum mare de vehicule electrice în 2024. Cam asta este norma pentru industria de automobile după testele lor ample.”

Apariția tehnologiei bateriei sigure, de încărcare rapidă, de lungă durată și cu rază lungă de acțiune este probabil să schimbe jocul pentru industria EV. Privind retrospectiv, cu oamenii de știință din întreaga lume care cercetează o tehnologie mai bună a bateriilor, poate că nu ar trebui să fim surprinși că cineva a găsit-o.

Îmbunătățește-ți stilul de viațăDigital Trends îi ajută pe cititori să țină cont de lumea rapidă a tehnologiei cu toate cele mai recente știri, recenzii distractive despre produse, editoriale perspicace și anticipări unice.