XNRGI десет пъти увеличи плътността на литиевойонните батерии

Младата американска компания XNRGI официално обяви, че е създала и започва да внедрява революционни батерии на бъдещето. За разлика от много други проучвания от подобен род, новият проект има две основни разлики в сравнение с конкурентите. Първо, прозрачна технология, защитена с множество патенти. Второ, новите батерии се базират на широко използвани материали и технологични процеси от друга промишлена сфера.

Днешните литиевойонни акумулаторни батерии изискват твърде дълго зареждане и това е най-слабото място на днешните електромобили. Но тяхната ниска цена възпира развитието на други технологии. Стартъпът XNRGI заяви пред Digital Trends, че е направил невъзможното: неговите специалисти са разработили безопасни батерии с много висок капацитет, които се зареждат много по-бързо от днешните решения. Важна особеност на новите батерии е, че за тяхното производство се използват широко известни технологични решения.

Към днешен ден литиевойонните батерии с най-различни размери се използват повсеместно – от смартфоните до електромобилите. В тяхното производство са задействани огромни мощности, но въпреки това, започнаха да се появяват съобщения за възможен дефицит при условие, че продължат да се използват днешните технологии.

XNRGI заяви, че че е намерила изгоден за всички подход. За разлика от много други компании, работещи в тази сфера, XNRGI е готова да сподели своя технологичен процес. Разбира се, използването на технологиите на XNRGI е защитено с редица патенти.

Основата на батерията от нов тип с име Powerchip е обикновената силициева подложка с пореста структура, която десетки години бе използвана за изготвянето на чипове, но днес вече почти не се използва. Днес технологичните процеси напреднаха много и се използват други нанометрови технологии. Но се оказа, че прекалено големите и дебели за днешната електроника подложки от близкото минало могат да се използват за акумулиране на електрическа енергия, при това, много ефективно и безопасно.

XNRGI заяви, че покриването на 12-инчова силициева подложка с метал дава акумулаторна батерия с мощност 1 KW.

Ръководителят на XNRGI Крис Дикуото подчерта, че подложката, изолационният и металният слоеве – всичко това вече се произвежда за нуждите на микроелектрониката. А това означава, че за производството на новите батерии не е необходимо построяването на фабрика, работеща при пълен цикъл, изграждането на която струва милиарди долари. Достатъчни са неголеми цехове с несложни поточни линии.

Простотата на конструкцията е само едно от преимуществата на новия подход. Във всяка една от тези 12-инчови структури има до 160 милиона пори, а всяка от тях работи като микроскопична батерия. По този начин се получава триизмерна акумулаторна батерия със 70 пъти по-голяма повърхност от съвременните двумерни решения. Всяка от тези миниатюрни батерии е отделена от другите, което от една страна предотвратява възникването на късо съединение, а от друга – дава възможност за многократно по-бързо зареждане.

И още, специфичната пореста структура на новата батерия дава и други сериозни преимущества.

Дикуото каза още, че за разлика от обикновените литиевойнни решения, в новите батерии не се използва графит. Заливайки порестата основа с чист литий XNRGI получава плътност на акумулиране на енергията 10 пъти по-висока в сравнение с днешните батерии.

Според представените изчисления, новият анод може да издържи енергията, която само за 15 минути зарежда новата батерия до 80%. От друга страна, батерията Powerchip при едно и също тегло, осигурява 280% по-дълъг пробег на електромобилите. А това са вече над 1000 и дори 1100 километра.

Новата батерия извършва пробив и още една сфера. Батериите Powerchip не само се зареждат много бързо, но и издържат повече. Основната причина за деградацията на стандартните батерии е възникването на дендрити след няколко стотици зареждания. Това са кристални образувания, които под микроскоп напомнят на разклоненията на дърветата. Те проникват в катода и разрушават акумулаторната батерия. Но благодарение на използвания порест силиций, дендритите не могат да се разпространяват извън пределите на отделна пора. А спирането на работата на една микробатерия-пора не оказва влияние на характеристиките на батерията, понеже тези пори са милиони.

Към днешен ден XNRGI освен огромни частни инвестиции получи и финансиране и от Министерството на енергията на САЩ. Генералният директор на XNRGI добави, че още през 2020 година батериите Powerchip ще започнат да се използват в електрическите скутери и дроновете. Към 2022 и 2023 година се подготвят решения за електромобилите. Техните производители най-после ще могат свободно да избират, дали да поставят акумулаторна батерия осигуряваща максимален пробег, или да се ограничат с 300-400 км пробег, но рязко да намалят теглото на своите електрически автомобили. Компанията предвижда повсеместното използване на батериите Powerchip да започне през 2024 година.

Да отбележим, че с изследвания в областта на подобряване характеристиките на литиевойонните батерии се занимават стотици научни екипи от целия свят. КомпаниятаTesla на Илън Мъск създава в своята суперсекретна лаборатория своя акумулаторна батерия от ново поколение. Американските учени създадоха революционен катод, а в Япония – материал за самовъзстановяващи се батерии. На фона на всичко това обещанията на XNRGI за подобряване на всички характеристики на литиевойонните батерии изглеждат твърде смело. Но Digital Trends предлага да погледнем на това от малко по-различен ъгъл: щом върху този проблем работят десетки хиляди специалисти, не е за учудване, че някой все пак е успял да създаде акумулаторна батерия от съвсем нов тип.