XNRGI, menzili 700 mil'e çıkaran EV pil teknolojisini geliştiriyor

Elektrikli araç sektörünün karşılaştığı zorluklardan biri de pil kaynağı. Bu yılın mayıs ayında Tesla'nın küresel tedarik müdürü, şirketin yeni bir kıtlık önemli pil malzemeleri. Otomobil üreticileri çalışıyor dikey olarak entegre Gerektiğinde pillere erişebilmelerini sağlamak için pil üretimini işlerine dahil edin.

Bunun nedeni büyük ölçüde Lityum-iyon pillerin şarj edilebilir piller için standart olmasıdır. Kameralardan telefonlara ve elektrikli araçlara kadar her şeyde kullanılıyorlar. Pahalı olmalarının ve kıt kaynaklara bağımlı olmalarının yanı sıra, Li-ion piller aşırı ısınma, alev alma ve hatta patlayan. Bu yüzden hava Yolları bu pillerin kargo ambarlarında olmasını istemiyorum. Üstelik Lityum-iyon piller üretmek için yeni fabrikalar kurmak pahalı ve zaman alıcıdır. Tesla Nevada'ya 5 milyar dolar yatırım yaptı

İhtiyaç duyulan şey, yapılması daha kolay olan yeni bir pil mimarisidir. İdeal olarak, yeni pil tasarımı, onu araç kullanımı için ideal hale getirecek şekilde daha yüksek enerji yoğunluğuna ve daha hızlı şarj süresine sahip olacaktır.

Bundan sonra ne olacağını zaten biliyorsunuz: bir şirket XNRGI Portland, Oregon yakınlarında bulunanlar cevabı bildiklerini söylüyor. Bu kendi başına alışılmadık bir durum değil. Pek çok kişi mucizevi bir bataryaya sahip olduğunu iddia etti, ancak her zaman size bunu henüz söyleyemeyeceklerini söylüyorlar.

XNRGI'nın farkı, doğrudan Powerchip pil teknolojisine bağlı yayınlanmış patent portföyüne sahip olmaları ve birkaç tane daha için başvuruda bulunmalarıdır. Şirket ayrıca araştırmaları için ABD Enerji Bakanlığı'ndan da fon aldı. Patent koruması ve finansman sayesinde XNRGI, sahip olduklarını dünyaya anlatmaya hevesli.

XNRGI CEO'su Chris D'Couto, "Artık Lityum-iyon pillerle ilgili tüm sorunları aynı anda çözebileceğimize inanıyoruz" dedi.

Eski teknoloji yeni bir amaca kavuşuyor

Geleneksel Lityum iyon pil ile XNRGI Powerchip pil arasındaki temel fark, bileşimidir. Geleneksel Lityum-iyon piller yapı malzemesi olarak iki boyutlu bir iletken üzerinde grafit bulamacı kullanırken, XNRGI pili üç boyutlu gözenekli bir silikon tabaka içinde lityum metali kullanır. Gofretlerde yeni veya farklı bir şey yok; bunlar yarı iletken endüstrisi tarafından onlarca yıldır üretilen disklerin aynısıdır.

D'Couto, "Kanıtlanmış çip üretim adımlarını atıyoruz ve bunları bu pile uyguluyoruz" dedi. “Bir sektörden bir şey alıp başka bir sektöre uyguluyoruz. Bu konuda hiçbir şey icat etmiyoruz. Gofretleri satın alabiliyoruz, dolayısıyla bir fabrikaya büyük sermaye yatırımımız yok.”

En iyi yanı, XNRGI pillerinin artık talep edilmeyen daha eski, daha kalın levhalardan yapılmış olmasıdır. Bu levhaları ucuza ve büyük miktarda üretebilecek dünya çapında altyapı zaten mevcut.

Silikon gofretlerin avantajı

Pil oluşturmak için silikon levha kullanmanın avantajı, iyi kurulmuş başka bir yarı iletken sürecine bağlıdır. XNRGI tasarımı, waffle benzeri bir yüzey oluşturmak için delikli plakalar kullanır. Her 12 inçlik silikon disk, 160 milyona kadar mikroskobik gözenek taşıyabilir. Daha sonra levhaların bir tarafı iletken olmayan bir yüzeyle kaplanır. Levhanın diğer tarafı elektrik akımını taşımak için iletken bir metal ile kaplanmıştır.

D'Couto, "Kullandığımız metal kaplamalar çip endüstrisinden alınıyor, izolasyon kaplamaları ise çip endüstrisinden alınıp burada kullanılıyor" dedi. Süreç tarafında hiçbir şey icat etmiyoruz.”

Plakanın gözenekli yapısı, pilin toplam yüzey alanını iki boyutlu bir yüzeye kıyasla 70 kata kadar artırır. Her gözenek komşularından fiziksel olarak ayrılmıştır; bu, dahili kısa devrelerin ortadan kaldırılmasına yardımcı olur ve pilin zaman ve kullanım içinde bozulmaya karşı direnç göstermesine yardımcı olur.

D'Couto, "Bu küçük deliklerin her biri aslında çok küçük bir pildir" dedi. “Bunlardan herhangi biri bireysel olarak başarısız olduğunda, başarısızlık yayılmaz. Bu mimari, termal kaçak ve patlamaları önleyerek pili tamamen güvenli hale getiriyor.”

Geliştirilmiş enerji yoğunluğu ve kapasitesi

XNRGI'nin levha teknolojisi pilin anot tarafına geçecek şekilde tasarlanmıştır. Pil tamamen şarj olduğunda anot bir elektron kovası gibidir. Pil boşaldıkça elektronlar devreden pilin katot tarafına doğru akar. Pil yeniden şarj edildiğinde anot kovası yeniden dolar.

“Bugün bir Lityum-iyon pilden bahsettiğinizde, pil lityumdan yapılmıştır arakatkılı Grafit ile,” diye açıkladı D’Couto. "Lityum iyon pillerin ortaya çıkışından bu yana, lityum iyonlarının inip kalkması için bir park yeri sağlamak amacıyla anot tarafında grafit kullanıldı."

Gözenekli silikon levha tasarımının büyük bir avantajı, XNRGI anotunun grafit anottan 70 kat daha fazla yüzey alanına sahip olmasıdır. ve saf lityum metali kullanarak Powerchip'in anotuna mevcut lityum iyon pil anotlarından yaklaşık 10 kat daha fazla enerji yoğunluğu sağlıyor.

D'Couto, "Yüzey alanındaki üç boyutlu artış nedeniyle daha fazla enerji yoğunluğu elde ediyoruz" dedi.

Daha uzun pil ömrü için daha az dendrit büyümesi

Şarj edilebilir pillerin zamanla bozulmasının bir nedeni, anotun tekrarlanan deşarj ve şarj döngülerinden geçerken anot yüzeyinde kimyasal birikmesidir. Bu birikime “dendrit” denir ve kireçtaşı sarkıtına benzer. Dendritler sonunda anot ile katot arasındaki fiziksel ayırıcıyı delebilir ve bataryaya kısa devre yaptırabilir.

D'Couto, "Dendrit ayırıcıyı deldiğinde pilin hızlı bir şekilde arızalanmasıyla karşı karşıya kalırsınız" diye açıkladı.

Lityum iyonları ayrıca pilin anot ve katot tarafları arasındaki ayırıcı üzerinde plak gibi biriken diğer malzemeleri de taşır, bu da pilin tıkanmasına ve performansın düşmesine neden olur. XNRGI anotu, dendrit oluşumuna karşı direnç gösterir ve silikon levha üzerindeki iletken olmayan kaplama nedeniyle pil ömrünü uzatır. Lityum iyonlarıyla birlikte taşınan elementler bu yüzeye yapışmaz ve dolayısıyla kolayca dendrit oluşturamaz veya plak oluşturamaz.

D'Couto, bir XNRGI Powerchip bataryasının, bugün bir Lityum-iyon bataryanın başarabileceğinden üç ila beş kat daha uzun servis ömrü sunacağını tahmin ediyor.

Daha kısa şarj süresi ve daha uzun menzil

Powerchip'in içindeki artan yüzey alanı, pilin geleneksel Lityum iyon hücrelere göre çok daha hızlı bir şekilde deşarj olabileceği ve yeniden şarj edilebileceği anlamına gelir. Bu, sürüş sırasında daha fazla gücün mevcut olduğu anlamına gelir. Daha da önemlisi, daha hızlı şarj anlamına gelir.

D'Couto'ya göre Powerchip anotu, 15 dakikada boş haldeyken %80 oranında yeniden şarj olma kapasitesine sahip. Daha yaygın olan %10 ila %90 yeniden şarjın da 15 dakika olması hedeflenir. Hızlı şarjın yanı sıra XNRGI, Powerchip pillerin EV menzilini aynı ağırlıktaki geleneksel Lityum iyon pil paketine kıyasla %280'e kadar artıracağını tahmin ediyor. Referans olarak, bu, 250 mil menzile sahip mevcut bir EV'nin (çoğunun sahip olduğu gibi) 700 mil menzile sahip olacağı anlamına gelir.

XNRGI pili aynı zamanda günümüz hücrelerine göre çok daha hafiftir. Otomobil üreticileri daha hafif ve daha verimli EV'ler üretmeyi veya mevcut ağırlıkta daha uzun menzil için arabaya daha fazla pil yerleştirmeyi seçebilir.

Ne zaman göreceğiz?

Şu anda XNRGI, küçük tüketici elektroniğinden otomobil üreticilerine ve hatta şebeke düzeyindeki kamu hizmetlerine kadar her tür pili kullanan şirketlerle çalışıyor. Şirket, pil uygulamasına bağlı olarak önümüzdeki iki ila beş yıl içinde tüketici ürünleri piyasaya sürme ve lisanslama anlaşmalarının tamamlanmasını bekliyor.

D'Couto, "Pillerimizin 2020'de motosiklet, scooter, drone, robot ve daha fazlası gibi mobilite ürünlerinde kullanılmasını bekliyoruz" dedi. “EV'lerde, sınırlı hacimde muhtemelen 2022 veya 2023 olacak, ardından 2024'te yüksek hacimli EV benimsenmesi olacak. Bu, kapsamlı testlerden sonra otomotiv endüstrisi için normla ilgili."

Güvenli, hızlı şarj olan, uzun ömürlü ve uzun menzilli pil teknolojisinin ortaya çıkışı muhtemelen EV endüstrisi için oyunun kurallarını değiştirecek. Geriye dönüp baktığımızda, dünyanın her yerindeki bilim adamlarının daha iyi pil teknolojisini araştırdığını görürsek, belki de birisinin bunu bulmasına şaşırmamalıyız.

Yaşam tarzınızı yükseltinDigital Trends, en son haberler, eğlenceli ürün incelemeleri, anlayışlı başyazılar ve türünün tek örneği olan ön bakışlarla okuyucuların teknolojinin hızlı tempolu dünyasını takip etmelerine yardımcı olur.