Titan silicij u baterijama za električna vozila

Panasonic, glavni proizvođač baterija za električna vozila Tesle, surađuje s tvrtkom Sila Nanotechnologies koja ima tehnologiju baterija temeljenu na siliciju, koja bi mogla omogućiti električnim autima domet od 800 km i punjenje za samo 10 minuta.

Silin titan silicijski anodni prah sastoji se od mikrometarskih čestica nanostrukturiranog silicija i zamjenjuje grafit u tradicionalnim litij-ionskim baterijama, a zamjena anode ne zahtijeva nove proizvodne tehnike. Silin crni prah već napaja petodnevno trajanje baterije najnovijeg Whoop nosivog uređaja za praćenje aktivnosti.

"Trebalo nam je 12 godina i 80.000 ponavljanja da dođemo do ove točke", rekao je suosnivač i izvršni direktor Sile, Gene Berdichevsky. "To je sofisticirana znanost." Berdichevsky je započeo svoju karijeru u Tesli, postavši sedmi zaposlenik 2004. Bio je vodeći za Teslin baterijski sustav koji se našao Roadster modelima, a otišao je kada je tvrtka imala oko 300 zaposlenika.

Nakon toga je osnovao Silu s kolegom iz Tesle Alexom Jacobsom i profesorom znanosti o materijalima na Georgia Techu Glebom Yushinom.

U usporedbi s grafitom, silicij pohranjuje do 10 puta više energije, tako da korištenje silicija umjesto grafita za anode, dijela koji oslobađa elektrone tijekom pražnjenja, može značajno poboljšati gustoću energije baterije. Međutim, materijal bubri tijekom opetovanog punjenja, a rezultirajuće pukotine radikalno smanjuju vijek trajanja baterije.

Silina tehnologija dopušta ovo širenje korištenjem ugljičnih 'skela' na nanomjerama kako bi se silicij držao pod kontrolom. "Titan Silicij je nanokompozitni materijal", kaže Berdichevsky. "To je poput kruha s grožđicama, gdje su grožđice silicij, a tu je i mljackasta matrica oko grožđica s velikom vanjskom korom na samoj čestici. Kora drži prostor, a kruh se pomakne u stranu kad se grožđice rašire. Skela ne drži silicij, ona se prilagođava ekspanziji."

Patentirani postupak postavljanja skele uključuje silicijski plin izveden iz silicija koji se infiltrira u prilagođene karbonske rešetke. Dobiveni mikronski kamenac u prahu se šalje proizvođačima baterija.

Sila kaže da je titan silicij oko pet puta lakši od grafita i zauzima oko pola prostora kada je potpuno napunjen.

U priopćenju za javnost o kojem je najavio sporazum sa Silom, Panasonic je rekao da ima cilj povećati volumetrijsku gustoću energije svojih baterija na 1000 vatsati po litri do 2030. godine.

"To je vrlo visoka metrika", kaže Berdichevsky. “Najbolje baterije na svijetu danas su točno oko 740 Wh/L, a to su iste brojke za koje proizvođači solid-state baterija tvrde da ih mogu doseći. Kažemo da uskoro možemo dostići te razine s tehnologijom koja je sada ovdje."

Grafit je prisutan u gotovo svakoj litij-ionskoj bateriji i čini do 60 posto volumena baterije. Prema izvješću Međunarodne agencije za energiju, oko tri četvrtine svih baterija za električne aute se trenutno proizvodi u Kini, gdje se proizvodi 61 posto prirodnog grafita u svijetu i rafinira 98 posto gotovog grafitnog materijala.

Iz tog razloga Sila i Panasonic vjeruju da bi nove baterije mogle smanjiti ovisnost proizvođača baterija o Kini.