Компания Amprius создала самые емкие аккумуляторы в мире
Компания Amprius отгрузила первую партию литиевых батарей, которые, как она утверждает, являются самыми энергоемкими на сегодняшний день. Эти элементы с кремниевым анодом содержат на 73 процента больше энергии, чем элементы Tesla Model 3 по весу, и занимают на 37 процентов меньше объема.
По данным Enpower, нынешние элементы Tesla Model 3 служат для сравнения с новыми и имеют показатели около 260 Втч / кг и 730 Втч / л.
Новые аккумуляторы Amprius — это значительный шаг вперед как по удельной энергии, так и по плотности энергии: они обеспечивают 450 Втч/кг и 1150 Втч/л. Эти цифры дают им право называться «батареями с самой высокой плотностью энергии, доступными сегодня в аккумуляторной промышленности».
В Amprius говорят, что впечатляющая производительность батарей обусловлена технологией анодов из кремниевых нанопроволок.
Когда вы заряжаете литий-ионную батарею, вы снимаете электрон с каждого атома лития, сидящего на катоде, и перемещаете их к аноду через внешнюю проводку, поскольку электроны не могут проходить через электролит или разделитель между анодом и катодом.
Их отрицательный заряд притягивает положительно заряженные ионы лития через электролит и сепаратор, где каждый из них находит электрон и встраивается в то, что обычно представляет собой графитовую решетку на аноде.
Компания Amprius заменила графитовую решетку на кремниевые нанопроволоки. Кремний может хранить в 10 раз больше лития, чем графит, но он имеет тенденцию набухать и трескаться, резко сокращая срок службы элемента.
Amprius говорит, что когда вы формируете кремний в пористые нанопроволоки, расположенные в виде «леса» из более длинных проволок с более короткими проволоками между ними, кремний способен выдерживать набухание и сопротивляться растрескиванию, продлевая срок службы ячейки до такой степени, что кремниевые аноды могут стать конкурентоспособной технологией.
Компания заявляет, что кремниевые нанопроволоки укоренены прямо в подложке анода, поэтому проводимость (и, следовательно, мощность) высока. В отчете компании говорится, что срок службы элемента «отличный» и «постоянно улучшается», хотя он не указывает никаких цифр, а также говорится, что анод — единственная часть батареи, которая меняется; остальное может быть произведено с использованием существующих методов производства и компонентов.
Очевидно, что мир готов и ждет аккумуляторных элементов следующего поколения, которые могут хранить больше энергии при меньших размерах и весе.
Все, от смартфонов до электромобилей, выиграет либо от веса, либо от уменьшения объема, а новые технологии, такие как электрические самолеты вертикального взлета и посадки, ждут новых батарей, которые могут улучшить их диапазон возможностей.
И, конечно же, плотность энергии и удельная энергия — это всего лишь два показателя, по которым батарея должна конкурировать. Тепловые характеристики, безопасность, скорость зарядки/разрядки и срок службы будут играть большую роль, как и цена. Тот факт, что первый клиент Amprius находится в передовой аэрокосмической отрасли и производит спутники, предполагает, что на данный момент эти элементы не будут конкурировать по цене.
Вскоре компания выберет площадку, на которой она начнет строить массовое производство, что принесет уменьшение цены за счет масштаба, что может сделать эту технологию востребованной на рынке электромобилей и в других местах. К тому времени, когда эта фабрика будет запущена, можно будет установить некоторые точные показатели производительности другого передового производителя электродов: Nawa Technologies.
Nawa заявляет, что разработала способ дешевого производства вертикально ориентированных электродов из углеродных нанотрубок, что может привести к 300-процентному улучшению современных литиевых батарей.