Водії електромобілів та шанувальники найсучасніших гаджетів давно чекають на акумулятори з кремнієвими анодами, які обіцяють значно підвищити щільність енергії та скоротити час зарядки.
Кілька компаній працюють над кремнієвими анодами вже близько десятиліття, і ця технологія почала з’являтися у споживчій електроніці. Наприклад, компанія Whoop, що виробляє носимі пристрої, використовує матеріали від Sila, тоді як акумулятори Group14 можна знайти в низці смартфонів.
Але справжнім викликом є ринок електромобілів, який, за даними Benchmark Minerals, на порядок перевершує споживчу електроніку. Однак, щоб вийти на цей ринок, стартапам необхідно виробляти кремнієві анодні матеріали в значно більших кількостях, ніж досі.
Щоб досягти цього масштабу, Group14 оголосила про початок виробництва на своєму заводі BAM-3 у Південній Кореї. Підприємство здатне виробляти до 2 000 метричних тонн кремнієвих акумуляторних матеріалів щорічно, що достатньо для 10 гігават-годин енергетичних накопичувачів, або приблизно для 100 000 електромобілів з великим запасом ходу.
«Це велика подія для нас, і, я думаю, велика подія для індустрії загалом», — сказав TechCrunch Рік Люббе, співзасновник і генеральний директор Group14.
Будівництво заводу BAM-3 розпочалося як спільне підприємство між Group14 та корейським виробником акумуляторів SK. SK володіла 75% проєкту, але минулого літа продала свою частку Group14.
«SK мала свої власні виклики — фінансові та щодо перегляду пріоритетів у стратегіях щодо акумуляторів та акумуляторних матеріалів одночасно», — зазначив Люббе. «Це відкрило чудову можливість для нас придбати його у SK».
Стартап співпрацює з низкою компаній, включаючи підрозділ акумуляторів Porsche — Cellforce Group, StoreDot, Molicel та Sionic. Porsche також інвестувала в Group14 через свій венчурний фонд.
Більшість сучасних акумуляторів використовують вуглець як матеріал анода. Він працює достатньо добре, але вчені давно знають, що кремній, який може зберігати до 10 разів більше літій-іонних частинок, був би кращим для зберігання енергії, якби вдалося вирішити деякі складні проблеми довговічності: чисті кремнієві аноди схильні до розбухання та кришіння за короткий час, що робить їх непридатними для багаторазових циклів зарядки протягом кількох років.
Рішенням Group14 є каркас з твердого вуглецю, який утримує крихітні кремнієві частинки на місці, запобігаючи розбуханню або кришінню анода. Цей каркас пронизаний нанорозмірними отворами, які дозволяють літій-іонним частинкам та електронам проходити крізь нього. Це також допомагає аноду швидко заряджатися, не руйнуючись.
Деякі клієнти Group14, як-от Sionic, використовують кремнієві аноди для збільшення щільності енергії до 50%. Інші, як-от Molicel, зосереджені на використанні можливостей швидкої зарядки кремнію, включаючи дизайн, який дозволяє зарядити акумулятор від нуля до повного заряду всього за 90 секунд.
Таке застосування кремнієвих анодів може докорінно змінити ринок електромобілів. Китайський виробник електромобілів BYD вже прагне досягти такої можливості: минулого тижня компанія представила новий акумуляторний блок, який може «блискавично» заряджатися від 10% до 70% за п’ять хвилин. (Люббе переконаний, що BYD використовує кремнієво-вуглецеві матеріали у своєму новому акумуляторі. «Це не може бути інакше», — сказав він).
Якщо зарядні мережі зможуть підтримувати такі електромобілі, тривога щодо запасу ходу залишиться в минулому. Сьогодні автовиробники прагнуть забезпечити запас ходу в 300-400 миль переважно для зняття занепокоєння споживачів, але досягнення цих показників вимагає великих батарей, які додають об’єм, вагу та вартість. Блискавична зарядка, яка може забезпечити значний запас ходу за лічені секунди, може дозволити автовиробникам зменшити розмір акумуляторних блоків, заощаджуючи кошти та вагу.
«У мене є Rivian з батареєю на 130 кіловат-годин, яка неймовірно дорога», — зазначив Люббе. Але з блискавичною зарядкою такі концепції, як індуктивна зарядка на світлофорах — яка сьогодні може здатися фантастичною — стають більш реалістичними, сказав він. «Ви б ніколи більше не думали про зарядку».
Погляд ІТ-Блогу: Впровадження кремнієвих анодів у масове виробництво електромобілів, як демонструє Group14, є ключовим кроком до подолання обмежень щодо запасу ходу та часу зарядки. Це технологічне досягнення може кардинально змінити сприйняття електромобілів, наближаючи нас до майбутнього, де володіння електромобілем буде таким же зручним, як і автомобілем з двигуном внутрішнього згоряння, якщо не зручнішим.
Інформація підготовлена на основі матеріалів: techcrunch.com