Litija jonu akumulatori tikko veica lielu lēcienu mazā izstrādājumā

WHOOP 4.0. BŪT

Materiālu uzņēmums Alamedā, Kalifornijā, pēdējo desmit gadu laikā ir strādājis, lai palielinātu litija jonu akumulatoros uzkrāto enerģiju, kas varētu nodrošināt mazākus sīkrīkus un elektriskos transportlīdzekļus ar daudz lielāku darbības rādiusu.

Sila ir izstrādājis uz silīcija bāzes izgatavotas daļiņas, kas var aizstāt grafītu anodos un noturēt vairāk litija jonu, kas akumulatorā nes strāvu.

Tagad uzņēmums pirmo reizi piegādā savu produktu tirgū, nodrošinot daļu no anoda pulvera topošā akumulatorā. Čau! 4.0, valkājams fitnesa aprīkojums. Tā ir maza ierīce, taču potenciāli liels solis uz priekšu akumulatoru jomā, kur daudzsološie laboratorijas rezultāti bieži vien nesniedz komerciālus panākumus.

Padomājiet par Whoop 4.0 kā par mūsu Tesla Roadster , saka Džīns Berdičevskis, Sila izpilddirektors, kurš kā Tesla septītais darbinieks palīdzēja atrisināt dažas no svarīgākajām akumulatora problēmām saistībā ar uzņēmuma pirmo elektrisko transportlīdzekli. Tā patiešām ir pirmā ierīce tirgū, kas pierāda šo izrāvienu.

Akumulatora elementi, kas ražoti no Sila daļiņām uz silīcija bāzes.

SILA

Uzņēmuma materiāli ar vieglu palīdzību no citiem sasniegumiem palielināja enerģijas blīvumu fitnesa izsekotāja akumulatorā par aptuveni 17%. Tas ir ievērojams ieguvums jomā, kas parasti pavirzās uz priekšu par dažiem procentpunktiem gadā.

Tas ir līdzvērtīgs apmēram četru gadu standarta progresam, bet vienā lielā lēcienā, saka Venkats Višvanatans, Kārnegija Melona universitātes mašīnbūves asociētais profesors.

Sila joprojām saskaras ar dažām reālām tehniskām problēmām, taču progress ir daudzsološa zīme par arvien jaudīgāku akumulatoru potenciālu, lai palīdzētu pasaulei pāriet no fosilā kurināmā, jo klimata pārmaiņu draudi pastiprinās. Palielinot enerģijas daudzumu, ko var uzkrāt akumulatoros, arvien tīrākiem elektroenerģijas avotiem ir vieglāk nodrošināt vairāk mūsu ēku, transportlīdzekļu, rūpnīcu un uzņēmumu.

Transporta sektorā energoietilpīgāks akumulators var samazināt izmaksas vai paplašināt elektrisko transportlīdzekļu klāstu, risinot divas no lielākajām problēmām, kas ir atturējušas patērētājus atteikties no saviem gāzes dzērājiem. Tas arī sola piegādāt tīkla akumulatorus, kas var ietaupīt vairāk enerģijas no saules un vēja parkiem, vai patērētāju sīkrīkus, kas ilgst ilgāk starp uzlādēm.

Enerģijas blīvums ir atslēga visa elektrifikācijai, saka Berdičevskis, an Inovators, kas jaunāks par 35 gadiem 2017. gadā.

Jaunā fitnesa apģērba gadījumā jaunie akumulatora materiāli un citi uzlabojumi ļāva Bostonas uzņēmumam Whoop samazināt ierīci par 33%, vienlaikus saglabājot piecu dienu akumulatora darbības laiku. Produkts tagad ir pietiekami plāns, lai to varētu ievietot viedā apģērbā, kā arī valkāt kā pulksteni. Pārdošanā tas nonāks 8. septembrī.

Sila, kas paziņoja 590 miljonu dolāru finansējums janvārī ir arī partnerattiecības, lai izstrādātu akumulatoru materiālus autoražotājiem, tostarp BMW un Daimler. Uzņēmums ir paziņojis, ka ar savu tehnoloģiju litija jonu akumulatoros varētu ielikt pat par 40% vairāk enerģijas.

Ugunsgrēku novēršana

Berdičevskis intervēja un ieguva darbu Teslā pirms vecāko kursu Stenfordas universitātē, kur viņš strādāja, lai iegūtu mašīnbūves inženiera grādu. Galu galā viņš spēlēja galveno lomu uzņēmuma potenciāli eksistenciāla riska novēršanā: ugunsgrēks kādā no tūkstošiem transportlīdzeklī iepakoto akumulatoru aizdedzinātu visu iepakojumu.

Viņš izveidoja programmu, lai sistemātiski novērtētu virkni akumulatoru komplektu. Pēc simtiem testu uzņēmums izstrādāja akumulatoru izkārtojumu, siltuma pārneses materiālu un dzesēšanas kanālu kombināciju, kas lielā mērā novērsa ugunsgrēkus.

Pēc tam, kad Tesla izlaida Roadster, Berdičevskis uzskatīja, ka viņam ir vai nu jāapņemas vēl piecus gadus, lai redzētu uzņēmumu, izstrādājot nākamo transportlīdzekli Model S, vai arī jāizmanto iespēja izmēģināt kaut ko jaunu.

Galu galā viņš nolēma, ka vēlas izveidot kaut ko savu.

Džīns Berdičevskis, Sila izpilddirektors un līdzdibinātājs.

DEIVIDS POLS MORISS/SILA

Berdičevskis atgriezās Stenfordā, lai studētu maģistra programmā materiālus, termodinamiku un fiziku, cerot atrast veidus, kā uzlabot uzglabāšanu fundamentālā līmenī. Pēc absolvēšanas viņš pavadīja gadu kā uzņēmējs rezidencē Sutter Hill Ventures, meklējot idejas, kas varētu būt viņa biznesa pamatā.

Šajā laikā viņš saskārās ar zinātnisku papīrs metodes noteikšana uz silīcija bāzes izgatavotu daļiņu ražošanai litija jonu akumulatoru anodiem.

Pētnieki jau sen ir redzējuši silīciju kā daudzsološu veidu, kā palielināt akumulatoru enerģiju, jo tā atomi pēc svara var savienoties ar 10 reizēm vairāk litija jonu nekā grafīts. Tas nozīmē, ka tajos ir daudz vairāk uzlādēto molekulu, kas akumulatorā rada elektrisko strāvu. Bet silīcija anodiem bija tendence sadrupt uzlādes laikā, jo tie uzbriest, lai pielāgotos joniem, kas pārvietojas uz priekšu un atpakaļ starp elektrodiem.

Rakstā, kura līdzautors ir Džordžijas Tehnoloģiju institūta profesors Gļebs Jušins, uzsvērta iespēja izstrādāt stingrus silīcija materiālus ar porainu kodolu, kas varētu vairāk viegli pieņemt un atbrīvot litija jonus .

Nākamajā gadā Berdičevskis nodibināja Sila kopā ar Jušinu un Aleksu Džeikobsu, vēl vienu bijušo Tesla inženieri.

Šķēršļi un kavēšanās

Nākamo desmit gadu uzņēmums pavadīja, pielāgojot savas metodes un materiālus, strādājot ar vairāk nekā 50 000 ķīmijas atkārtojumu, vienlaikus palielinot ražošanas jaudu. Sākotnēji tā nolēma izstrādāt nolaižamus materiālus, ar kuriem litija jonu akumulatoru ražotāji varētu apmainīties, nevis izvēlējās dārgāku un riskantāku ceļu, proti, pilnībā ražot akumulatorus.

Tomēr Sila nav tik tālu, kā sākotnēji cerēja.

Pēc vairāku miljonu dolāru iegūšanas no ASV Enerģētikas departamenta ARPA-E nodaļas uzņēmums vienā brīdī teica pētniecības aģentūrai, ka tā materiāli varētu būt produktos līdz 2017. gadam un transportlīdzekļos līdz 2020. gadam. 2018. gadā, kad Sila paziņoja par savu darījumu ar BMW, tajā teikts, ka tās daļiņas varētu līdz 2023. gadam nodrošināt Vācijas autoražotāja EV.

Berdičevskis saka, ka uzņēmums tagad plāno, ka transportlīdzekļos nonāks līdz 2025. gadam. Viņš saka, ka pēdējās jūdzes problēmu risināšana bija vienkārši grūtāka, nekā viņi gaidīja. Izaicinājumi ietvēra darbu ar akumulatoru ražotājiem, lai iegūtu vislabāko veiktspēju no jaunajiem materiāliem.

Mēs bijām naivi optimistiski noskaņoti par izaicinājumiem, kas saistīti ar produktu mērogošanu un laišanu tirgū, viņš teica e-pastā.

Whoop ziņas norāda, ka Sila spēja konstruēt daļiņas tā, lai nodrošinātu drošību, dzīves ciklu un citus akumulatoru veiktspējas kritērijus, kas ir līdzīgi tiem, kas sasniegti esošajos produktos.

Taču jāatzīmē, ka Sila daļiņas nodrošinās tikai aptuveni 25% no akumulatora anoda kapacitātes, bet pārējo nodrošinās standarta grafīta materiāli.

Višvanatāns saka, ka lielākais tests būs no daļējas līdz pilnīgai grafīta aizstāšanai. Tas prasa lielāku precizitātes un veiktspējas līmeni, ko viņš raksturo kā atšķirību starp dubulto sitienu un mājas skrējienu.

Turklāt viņš saka, ka uzņēmums joprojām saskaras ar ievērojamām problēmām, sākot no patērētāju ierīcēm līdz stingrākām elektrisko transportlīdzekļu prasībām. Automašīnām, kravas automašīnām un autobusiem, cita starpā, ir nepieciešami energoietilpīgi, īpaši droši akumulatori, kas ātri uzlādējas un kalpo daudzus dzīves ciklus. Akumulatora ķīmijas problēma ir tāda, ka vienā veiktspējas standartā iesaistīto materiālu un procesu uzlabošana bieži vien var nākt par citu rēķina, saka Višvanatāns.

Berdičevskis saka, ka Sila akumulatoru materiāli pilnībā aizstās grafītu tā nākamajā komerciālajā produktā, kas, viņaprāt, ir bloķēts un piekrauts ar partneri, par kuru viņš vēl nevar paziņot. Un atšķirībā no citiem daudzsološiem akumulatoru materiāliem, kas mūsdienās izpelnās preses un investoru uzmanību, piemēram, litija metāls , Sila silīcija materiāli jau ir izstrādājumos.

Mēs esam ļoti pārliecināti, ka cerība un ažiotāža nemaina pasauli — kuģniecība maina, viņš saka.

paslēpties