Новая неделя и новая батарея: LeydenJar имеет кремниевые аноды и 170-процентные батареи. присутствует

Голландская компания LeydenJar (польский лейденский флакон) хвасталась созданием готового к производству кремниевого анода для литий-ионных элементов. Благодаря этому емкость ячеек может быть увеличена на 70 процентов по сравнению со стандартными решениями с графитовыми анодами.

Кремний вместо графита в анодах – хорошее преимущество, но трудный фактор.

Оглавление

• Кремний вместо графита в анодах – хорошее преимущество, но трудный фактор.
  • LeydenJar: И мы стабилизировали кремний, ха!
  • Проблема выносливости осталась

Кремний и углерод относятся к одной группе элементов: углеродистым элементам. Углерод в виде графита используется в анодах литий-ионных ячеек, но уже давно ищется способ заменить его более дешевым и перспективным элементом – кремнием. Атомы кремния образуют более рыхлую и пористую структуру. И чем более пористая структура, чем больше отношение поверхности к объему, тем больше мест, где ионы лития могут закрепиться.

Больше места для ионов лития означает большую емкость анода. То есть большей емкости аккумулятора, в котором используется такой анод.

Теоретические расчеты показывают, что кремниевый анод может хранить в десять раз (10 раз!) больше ионов лития, чем графитовый анод. Однако за это приходится платить: в то время как графитовые аноды немного расширяются во время зарядки, заряженный кремниевый анод может разбухать до трех раз (300 процентов)!

Эффект? Материал крошится, звено быстро теряет пропускную способность. Одним словом: его можно выбросить.

LeydenJar: И мы стабилизировали кремний, ха!

За последние десять или около того лет стало возможным частично дополнить графит кремнием для восстановления, по крайней мере, нескольких процентов дополнительной мощности. Такие системы были стабилизированы различными наноструктурами, чтобы эффект роста кремниевых сеток не повредил клетки. LeydenJar заявляет, что разработала метод использования анодов, полностью сделанных из кремния.

Компания тестировала кремниевые аноды в имеющихся в продаже наборах, например, с катодами NMC 622. удельная энергия 1,35 кВтч / лв то время как 2170 ячеек, используемых в Tesla Model 3 / Y, предлагают около 0,71 кВтч / л. LeydenJar говорит, что плотность энергии на 70 процентов выше, а это означает, что батарея определенного объема может хранить на 70 процентов больше энергии.

Переводим это на модель Tesla Model 3 Long Range: вместо реальных 450 километров дальность полета могла бы достигнуть 765 километров на одной зарядке.. Без увеличения батареи.

Проблема выносливости осталась

К сожалению, элементы LeydenJar на основе кремниевых анодов не идеальны. Они смогли выжить более 100 рабочих циклов в зарядка / разрядка мощностью 0,5С. Промышленный стандарт составляет не менее 500 циклов, а при 0,5 ° C даже не очень сложные литий-ионные элементы должны выдерживать 800 или более циклов. Поэтому компания работает над увеличением срока службы ячеек.

> Samsung SDI с литий-ионным аккумулятором: сегодня графит, скоро кремний, скоро литий-металлические элементы и диапазон 360-420 км в BMW i3

Примечание редакции www.elektrowoz.pl: говоря о кремнии и графите в литий-ионных элементах, мы говорим об анодах. С другой стороны, когда мы упоминаем NMC, NCA или LFP, иногда используя фразу «химия ячейки», мы имеем в виду катоды. Ячейка представляет собой анод, катод, электролит и некоторые другие элементы. Каждый из них влияет на параметры.

Примечание 2 редакции www.elektrowoz.pl: процесс набухания кремниевых анодов не следует путать с набуханием ячеек в мешках. Последние набухают из-за выделяющегося внутрь газа, который не имеет возможности выйти изнутри.

Вступительное фото: пробивает что-то 😉 (c) LeydenJar. Учитывая контекст, мы, вероятно, имеем в виду кремниевый анод. Однако если обратить внимание на мягкость материала (он гнется, его можно резать скальпелем), то мы имеем дело с некоторыми силиконами, полимерами на основе кремния. Что само по себе интригует.

Это может вас заинтересовать: