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Um langlebigere, sicherere und kostengünstigere Batterien herzustellen, möchte das in Washington ansässige Unternehmen XNRGI Lithiumbatterien auf zahlreichen handelsüblichen Siliziumwafern aufbauen.

Letzte Woche kündigte das Unternehmen Pläne an, im Jahr 2020 neue Batterien auf Basis seiner patentierten Technologie in einer neuen stationären Speicherbatterie auf den Markt zu bringen.

Die meisten dieser Batterien werden heute in gewerblichen Anlagen wie Transformatorstationen oder in Kraftwerken im Netzmaßstab eingesetzt, insbesondere für Wind und Sonne.

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XNRGI Powercell Silizium-Wafer-Batterie-Design (aus Firmenvideo)

Einige werden jedoch verwendet, um kostengünstigeren Strom für Gleichstrom-Schnellladestationen für Elektroautos zu speichern. Tesla und andere Unternehmen verkaufen sie auch für Hausinstallationen, die EV-Besitzern helfen können, ihre Autos mit Solarenergie aufzuladen.

XNRGI behauptet, seine neuen Silizium-Wafer-Power-Chip-Zellen hätten die vierfache Energiedichte herkömmlicher Lithium-Ionen-Zellen und kosten die Hälfte.

Lithiumbatterien verwenden bereits Siliziumanoden. Die seit 15 Jahren in der Entwicklung befindliche Technologie von XNRGI druckt eine 20 x 20 Mikrometer große Wabe auf Warenzellen und beschichtet sie dann mit Lithium und anderen Materialien, um die Kathoden von Millionen von "Mikrobatterien" zu bilden. Das Unternehmen sagt, dass die Wafer verschiedene Lithiumchemien aufnehmen können.

Die Verwendung der Siliziumwafer löst laut Unternehmen mehrere Herausforderungen. Jede Waferstruktur beherbergt 36 Millionen dieser Mikrobatterien auf jedem 12-Zoll-Chip. Die winzigen aktiven Batterien tragen eine ausreichend kleine Ladung und haben genügend Platz zwischen den Zellen, um das Dendritenwachstum zu vermeiden, das dazu führt, dass herkömmliche Batterien mit der Zeit an Kapazität verlieren und schließlich Kurzschlüsse verursachen, die zu Bränden führen können. XNRGI erwartet, dass seine Batterien dreimal so lange halten wie herkömmliche Lithiumbatterien.

Das Unternehmen sagt, dass die Chips sicher gestapelt werden können, um bis zu 100 Kilowattstunden Strom zu speichern.

Diese Beständigkeit gegen Dendritenwachstum kann auch die Notwendigkeit verringern, Ladegeräte zu verlangsamen, wenn die Batterien fast voll sind. Heutzutage wird das schnelle Laden daran gemessen, wie schnell ein Auto 80 Prozent einer Ladung erreichen kann, basierend auf der Leistung des Ladegeräts.

Abgesehen von Tesla können die leistungsstärksten Ladegeräte - und die Autos, die für die schnellsten Ladevorgänge ausgelegt sind - mit etwa 150 Kilowatt oder einer Ladung von 80 Prozent in etwa 20 Minuten betrieben werden. Die am schnellsten aufladbaren Autos, die im nächsten Jahr kommen, werden diese Zeit halbieren. Das ist immer noch mehr als doppelt so lange wie das Auffüllen mit Gas. Eine Beschleunigung der letzten 20 Prozent kann einen großen Beitrag dazu leisten, Elektroautos gegenüber Benzin wettbewerbsfähiger zu machen.

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XNRGI Powercell Silizium-Wafer-Batterie-Design (aus Firmenvideo)

XNRGI gibt für seine Batterien eine Energiedichte von 400 Wattstunden pro Kilogramm (1.600 Wattstunden pro Liter) an, mehr als doppelt so viel Energie pro Pfund wie die besten Batterien auf der Straße.

Der andere Vorteil, den XNRGI für seine Zellen beansprucht, sind reduzierte Kosten. Das Unternehmen sagt, dass es die Zellen für 150 USD pro Kilowattstunde bauen kann, unabhängig von der Anwendung. Es wurden bereits 600 Stück für Netzspeicheranwendungen verkauft, aber das Unternehmen gibt an, dass sie nur für die Elektronik erschwinglich sind.

Da die Batterien in bestehenden Siliziumwaferanlagen hergestellt werden können, können laut XNRGI die Kosten einer Batteriefabrik um 95 Prozent gesenkt werden.