Под кожей: новая технология аккумуляторов самовосстанавливается и быстро заряжается

Без рубрики

Израильская компания Storedot, инвесторами которой являются Daimler, Samsung и BP Ventures, утверждает, что является первой компанией, наладившей массовое производство литий-ионных аккумуляторов с экстремальной быстрой зарядкой (XFC). Утверждается, что элементы на основе кремниевых анодов сокращают время зарядки на 50% без увеличения стоимости.

Кремний, заменяющий графит для хранения и высвобождения ионов лития во время заряда и разряда, сегодня является важным элементом аккумуляторной технологии, но заставить его работать непросто. Он может хранить примерно в 10 раз больше ионов лития, чем графит, и обеспечивает гораздо более быструю зарядку: это хорошо известно. Проблема в том, что при зарядке и разрядке он меняет объем на целых 300%, чего достаточно для механического разрушения элемента.

Одним из решений является использование наночастиц кремния, удерживаемых в матрице, что позволяет управлять расширением без вредных последствий. Это то, что Storedot утверждает, что сделал. Каждая наночастица кремния размером всего 100 нанометров удерживается в каркасе из твердого углерода и органических соединений. В отличие от графита, который играет активную роль в цикле заряда и разряда, каркас неактивен, и каждый миниатюрный мячик для гольфа из кремния имеет достаточно места для перемещения благодаря эластичности каркаса, когда он получает и отдает свой заряд. В целом, это снижает расширение до управляемых 10%.

Storedot также запатентовала технологию «самовосстановления», позволяющую беспрепятственно восстанавливать отдельные поврежденные клетки в фоновом режиме. Он идентифицирует ячейку или группу ячеек, которые не работают должным образом или перегреваются, переводит их в автономный режим и восстанавливает до 100 %, прежде чем снова включить. Этот процесс предназначен для того, чтобы происходить во время использования, и водитель не замечает никакой разницы в вождении или производительности.

Восстановление поврежденных ячеек состоит из глубокой, медленной разрядки и столь же медленной перезарядки, почти так же, как обычный автомобильный аккумулятор можно омолодить с помощью специализированного интеллектуального зарядного устройства. Все аноды литий-ионных аккумуляторов образуют покрытие на поверхности анода, называемое интерфейсом твердого электролита (SEI — ничего общего с твердотельными батареями), которое образуется и растворяется во время заряда и разряда. Процесс восстановления особенно важен для технологии, в которой преобладает кремний, потому что расширение и сжатие могут вызвать трещины в SEI, поэтому, если его не остановить, он будет постоянно восстанавливаться, потребляя литий в процессе и старя батарею.

Storedot частично объясняет свой быстрый прогресс разработкой программного обеспечения для искусственного интеллекта, которое анализирует каждую крупицу доступной информации, касающейся использования кремния в литий-ионных батареях. На данный момент компания достигла цели массового производства элементов с преобладанием кремния, которые могут выдерживать экстремально быструю зарядку в течение 850 последовательных 10-минутных циклов и сохранять 80% емкости, а также имеют скорость расширения 10% и емкость 300 Втч/кг (по сравнению с примерно 140 Втч/кг для типичной серийной батареи на 64 кВтч сегодня). Новая технология XFC с возможностью самовосстановления будет запущена в производство к 2024 году, а твердотельная технология появится в 2028 году.

Оцените статью
Добавить комментарий