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美国电池公司用硅晶片制作电池,可使电动车续航提升280%
来源:技术质量管理部 日期:2019-09-11 访问次数: 字号:[ ]
美国电池公司用硅晶片制作电池 续航提升280%

▲锂离子携带元素形成斑块

近日,位于美国俄勒冈州波特兰市的一家名为XNRGI的公司表示他们有了一种更容易的动力电池制造方案,新的动力电池Powerchip具有更高的能量密度和更快的充电时间。

这款电池可以减少动力电池燃烧爆炸的概率,能够将动力电池的使用寿命提升三至五倍。15分钟内就可以将电池冲到80%,这款电池可以将电动汽车的续航里程增加280%。

一、Powerchip电池可以提升电动汽车的续航里程

Powerchip电池使用硅晶片,该晶片的多孔性质使电池的总表面积增加70倍,每个孔与其邻近的孔都有物理分离,这有助于消除内部短路并能延长电池的使用寿命。

“每个小孔都是一块非常小电池,其中一个小电池坏了之后不会影响其他的电池,这样可以防止过热和爆炸。” XNRGI首席执行官Chris D’Couto介绍。

多孔硅晶使Powerchip电池正极的表面积比锂离子电池多70倍,而且全部使用的是纯锂金属。更多的表面积将会有更多的能量密度,Powerchip电池正极的能量密度约为现有锂离子电池正极的10倍。

之前的动力电池经历反复的充放电之后,它的正极表面上会形成化学物质。这种看起来像钟乳石的物质被称为“树枝晶”,树枝晶会穿破正极和负极之间的物理隔板,导致电池短路,因而充电电池会随着时间的推移而退化。

锂离子还携带其他元素,这些元素在电池的正极和负极之间的隔板上形成斑块堵塞电池并降低性能。硅晶体表面上加上非导电涂层可以抵抗树枝晶的形成延长电池寿命,锂离子携带的元素也不会黏在表层,不易形成树枝晶或者斑块。

D’Couto认为XNRGI Powerchip电池的使用寿命将比今天的锂离子电池提高三到五倍。

Powerchip电池表面积大于传统锂电池,可以更快的放电和充电,能提升电动汽车的动力,也更方便使用快充。

据D’Couto,Powerchip电池正极可以在15分钟内冲到80%,电动车充电最常见的从10%到90%的充电模式也可以在15分钟内完成。除了快充之外,Powerchip电池的可以使电动汽车的续航里程增加280%,当前400公里续航的电动汽车改用了这款动力电池后续航里程将达到1127公里。

Powerchip电池会比现在的动力电池更轻,汽车制造商可以制造更轻更高效的电动汽车,也可以在电动车内放入更多的电池,在保证汽车重量的同时实现更长的续航里程。

二、硅晶片电池比锂离子电池成本更低

Powerchip电池与传统锂离子电池的构成不同,传统的锂离子电池是在二维导体上使用石墨浆,Powerchip电池则是在三维多孔硅晶片中使用锂金属。

美国电池公司用硅晶片制作电池 续航提升280%

▲硅晶体

XNRGI首席执行官Chris D’Couto说到:“我们采用硅晶片用于电池制造,把半导体行业的东西运用到动力电池制造上,硅晶片可以轻易买到,所以我们并没有在这方面投入资金去研发。”

Powerchip电池是用过时且厚的硅晶片制成,这种硅晶片在全世界都有量产并且售价不高。

成熟的半导体工艺是使用硅晶片制造动力电池的优势,Powerchip电池使用穿孔硅晶片,12英寸(约合30厘米)的硅晶片上有1.6亿多个微孔,晶片的一侧涂有非导电涂层,另一侧涂上导电金属承载电流。

XNRGI首席执行官Chris D’Couto表示:“金属涂层和绝缘涂层技术来自芯片行业,我们在流程方面也没有发明东西。”

Powerchip电池的硅晶片技术在电池的正极一侧,电池充满电的时候正极就像一桶电子,电池放电的时候电子通过电路流到负极。充电的时候,正极再次被注满。

美国电池公司用硅晶片制作电池 续航提升280%

▲硅晶体

有研究机构认为硅制造的电池在充电时会膨胀,长期来看也会减低电池的安全性。XNRGI公司表示,他们的技术让每个微电池在电极之间都有足够的空间,同时可以自行保持足够低的电荷防止电池膨胀的发生。

XNRGI公司表示目前已经研发相关专利技术15年之久,拥有大量与Powerchip电池技术直接相关的专利,他们还申请了很多别的专利,该公司还获得了美国能源部的研究资助。拥有充足的资金和专利保护,XNRGI将引发动力电池革命。

目前,XNRGI正在与各类使用电池的公司合作,这些公司包括小型消费电子产品公司、汽车制造商、电网级公用事业公司。该公司计划在未来两到五年内完成产品的推广和许可协议。

“我们预计在2020年将Powerchip电池用于摩托车、踏板车、无人机和机器人等移动产品,到2022年或者2023年将Powerchip电池用于电动汽车做试验,2024年大规模用于电动汽车。” D’Couto预测。

世界各地的科学家正在研究更好的电池技术,未来快充、远程充电等技术将会改变电动汽车行业。

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