211service.com
Šis akumulatora uzlabojums varētu padarīt elektriskos transportlīdzekļus daudz lētākus
Tās ir nanotehnoloģijas
Pēdējos septiņus gadus jaunizveidots uzņēmums, kas atrodas Alamedā, Kalifornijā, ir klusi strādājis pie jauna anoda materiāla, kas sola ievērojami uzlabot litija jonu akumulatoru veiktspēju.
Pagājušajā mēnesī Sila Nanotechnologies parādījās slepenā režīmā, sadarbojoties ar BMW, lai līdz 2023. gadam vismaz dažos Vācijas autoražotāja elektriskajos transportlīdzekļos ievietotu uzņēmuma silīcija bāzes anoda materiālus. BMW pārstāvis. stāstīja uz Wall Street Journal uzņēmums sagaida, ka darījuma rezultātā par 10 līdz 15 procentiem palielināsies enerģijas daudzums, ko varat iesaiņot noteikta tilpuma akumulatora šūnā. Sila izpilddirektors Džīns Berdičevskis saka, ka materiāli galu galā varētu uzlabot pat par 40 procentiem (skatiet sadaļu 35 Inovatori, kas jaunāki par 35 gadiem: Džīns Berdičevskis).
EV automašīnām tā sauktā enerģijas blīvuma palielināšanās vai nu ievērojami paplašina ar vienu uzlādi iespējamo nobraukuma diapazonu, vai samazina standarta diapazona sasniegšanai nepieciešamo akumulatoru izmaksas. Patērētāju sīkrīkiem tas varētu mazināt neapmierinātību ar mobilajiem tālruņiem, kuri nevar izturēt visu dienu, vai arī tas var iespējot nākamās paaudzes funkcijas, kas prasa enerģiju, piemēram, lielākas kameras vai īpaši ātrus 5G tīklus.
Pētnieki ir pavadījuši gadu desmitiem, strādājot, lai uzlabotu litija jonu akumulatoru iespējas, taču šie ieguvumi parasti ir tikai daži procenti vienā reizē. Tātad, kā Sila Nanotechnologies veica tik lielu lēcienu?
Berdičevskis, kurš Tesla bija septītais darbinieks, un CTO Gļebs Jušins , Džordžijas Tehnoloģiju institūta materiālu zinātnes profesors, nesen sniedza dziļāku skaidrojumu par akumulatoru tehnoloģiju intervijā ar MIT tehnoloģiju apskats .
Sila līdzdibinātāji (no kreisās uz labo), Gļebs Jušins, Džīns Berdičevskis un Alekss Džeikobss. Sila nanotehnoloģijas
Anods ir akumulatora negatīvais elektrods, kas šajā gadījumā uzglabā litija jonus, kad akumulators tiek uzlādēts. Inženieri jau sen ir uzskatījuši, ka silīcijam kā anoda materiālam ir liels potenciāls vienkārša iemesla dēļ: tas var savienoties ar 25 reizes vairāk litija jonu nekā grafīts, kas ir galvenais materiāls, ko mūsdienās izmanto litija jonu akumulatoros.
Bet tas nāk ar lielu lomu. Kad silīcijs uzņem tik daudz litija jonu, tā tilpums paplašinās, noslogojot materiālu tā, ka tas lādēšanas laikā var sabrukt. Šis pietūkums arī izraisa elektroķīmiskas blakusreakcijas, kas samazina akumulatora veiktspēju.
2010. gadā Jušins bija līdzautors zinātniskam darbam papīrs kas identificēja metodi stingru silīcija bāzes nanodaļiņu iegūšanai, kas ir pietiekami porainas, lai pielāgotos ievērojamām tilpuma izmaiņām. Viņš sadarbojās ar Berdičevski un citu bijušo Tesla akumulatoru inženieri Aleksu Džeikobsu, lai nākamajā gadā izveidotu Sila.
Kopš tā laika uzņēmums ir strādājis, lai komercializētu šo pamatkoncepciju, izstrādājot, ražojot un testējot desmitiem tūkstošu dažādu arvien sarežģītāku anoda nanodaļiņu šķirņu. Tā izdomāja veidus, kā mainīt iekšējo struktūru, lai novērstu akumulatora elektrolīta iekļūšanu daļiņās, un tas panāca desmitiem pakāpenisku enerģijas blīvuma pieaugumu, kas galu galā palielināja par aptuveni 20 procentiem salīdzinājumā ar labāko esošo tehnoloģiju.
Galu galā Sila izveidoja izturīgu, mikrometra izmēra sfērisku daļiņu ar porainu serdi, kas novirza lielu daļu uztūkuma iekšējā struktūrā. Daļiņas ārpuse uzlādes laikā nemaina formu vai izmēru, nodrošinot citādi normālu veiktspēju un cikla kalpošanas laiku.
Iegūtie kompozītmateriālu anoda pulveri darbojas kā iepilināms materiāls esošajiem litija jonu elementu ražotājiem.
Izmantojot jebkuru jaunu akumulatoru tehnoloģiju, ir nepieciešami vismaz pieci gadi, lai izstrādātu automobiļu nozares kvalitātes un drošības nodrošināšanas procesus, līdz ar to arī BMW laika grafiks līdz 2023. gadam. Taču Sila ir uz straujāka ceļa ar plaša patēriņa elektroniku, kur tā plāno nākamā gada sākumā plauktos redzēt produktus, kas satur akumulatoru materiālus.
Venkats Visvanatans, Carnegie Mellon mehānikas inženieris, saka, ka Sila gūst lielu progresu. Taču viņš brīdina, ka viena akumulatora rādītāja pieaugums bieži vien nāk uz citu rēķina, piemēram, uz drošību, uzlādes laiku vai cikla kalpošanas laiku, un ka tas, kas darbojas laboratorijā, ne vienmēr lieliski pārvēršas galaproduktos.
Uzņēmumi, tostarp Enovix un Enevate, arī izstrādā anoda materiālus, kuros dominē silīcijs. Tikmēr citi uzņēmumi izmanto pilnīgi atšķirīgus ceļus uz lielākas ietilpības uzglabāšanu, jo īpaši ieskaitot cietvielu akumulatorus. Tie izmanto tādus materiālus kā stikls, keramika vai polimēri, lai aizstātu šķidros elektrolītus, kas palīdz pārvadāt litija jonus starp katodu un anodu.
BMW arī ir sadarbojas ar Solid Power, kas ir Kolorādo Boulderas universitātes izgriezums, kas apgalvo, ka tā cietvielu tehnoloģija, kas balstās uz litija-metāla anodiem, var uzglabāt divas līdz trīs reizes vairāk enerģijas nekā tradicionālās litija jonu baterijas. Tikmēr Ionic Materials, kas nesen paaugstināts 65 miljoni ASV dolāru no Dyson un citiem ir izstrādājuši cietu polimēru elektrolītu, kas, pēc tās domām, nodrošinās drošākas, lētākas baterijas, kas var darboties istabas temperatūrā un darbosies arī ar litija metālu.
Daži akumulatoru eksperti uzskata, ka cietvielu tehnoloģija galu galā sola lielāku enerģijas blīvuma pieaugumu, ja pētnieki spēs pārvarēt dažus lielus atlikušos tehniskos šķēršļus.
Taču Berdičevskis uzsver, ka Sila materiāli šobrīd ir gatavi izstrādājumiem un atšķirībā no cietvielu litija-metāla akumulatoriem neprasa dārgus aprīkojuma uzlabojumus no akumulatoru ražotājiem.
Tā kā uzņēmums izstrādā papildu veidus, kā ierobežot tilpuma izmaiņas silīcija daļiņās, Berdičevskis un Jušins uzskata, ka viņi varēs vēl vairāk palielināt enerģijas blīvumu, vienlaikus uzlabojot uzlādes laiku un kopējo cikla kalpošanas laiku.
Šis stāsts tika atjaunināts, lai precizētu, ka Samsung neieguldīja Ionic Material pēdējā finansējuma kārtā.