Анод с кремнием повысит емкость литиевых батарей до 10 раз
Logo
Cover

Если заменить графитовый анод литий-ионной батареи на кремниевый, можно повысить емкость аккумулятора примерно в десять раз. Но во время зарядки кремний разбухает и может повредить внутренности батареи. Стартап Advano придумал, как обойти эту проблему.

Во время зарядки обычной литий-ионной батареи ионы лития не вызывают никаких химических изменений в графитовом аноде. Другое дело — кремний: в сочетании с литием он образует силицид лития, объемный сплав. Многие компании пытаются обойти эту проблему, настроив микроструктуру кремниевых слоев или частиц. Этим заняты Sila Nanotechnologies, Enovix, XNRGI. Все они начинают с газообразной или жидкой формы и пытаются вырастить совершенный материал для анода.

Стартап Advano из Нового Орлеана применяет обратный подход. Его суть — в производстве кремниевых частиц — не безупречных, но достаточно качественных и при этом в больших объемах. Затем материал уменьшают в размере. Процесс получается не такой контролируемый, зато бесконечно масштабируемый, пишет Spectrum.

Масштаб — важный параметр в производстве материалов, а технология Advano уже позволяет производить тонну продукции в год.

После завершения строительства фабрики объемы повысятся в десять раз, и основатели утверждают, что готовы выдавать тысячи тонн продукции. Этого должно хватить на 5 ГВт*ч батарей.

Сырье, которое использует Advano, это углеродная матрица с микронными частицами кремния внутри. Под действием химических веществ волокна карбида кремния начинают расти из каждой частицы, создавая нечто вроде пушка на поверхности, который обеспечивает механическую защиту.

Такой порошок можно наносить на графитовый анод в любой концентрации. Чем она выше, тем выше будет емкость.  

Производителям батарей нужны разные соотношения емкости, срока службы и безопасности, и все это может обеспечить материал Advano. Например, если нужно, чтобы аккумулятор держал 1000 циклов заряда и разряда, не требуя охлаждения, кремний может составлять до 15% анода. Но иногда нужно всего 250 циклов, тогда можно добавить до 70% кремния и больше.

В прошлом году шведские ученые разработали сплав SiliconX, состоящий из кремниевых наночастиц и секретного материала. Изготовленные из него аноды повышают емкость литий-ионных батарей в пять раз.