Компания Amprius утверждает, что ей удалось создать литиевую батарею с анодом из кремниевых нанопроволок, которая содержит на 73% больше энергии, чем элементы в Tesla Model 3, и занимает на 37% меньше объема.
Калифорнийская компания Amprius объявила о том, что ей удалось изготовить первую партию, как она утверждает, "литиевых батарей с самой высокой плотностью энергии на сегодняшний день". Использование технологии кремниевого нанопроволочного анода позволило создать элементы, способные хранить на 73% больше энергии, чем Tesla Model 3, и занимать на 37% меньше объема.
Amprius использовала "убедительный аргумент" для визуализации своих новых современных аккумуляторных элементов: сравнение их с элементами самого продаваемого в мире (и, вероятно, самого известного) электромобиля Tesla Model 3. По данным компании Enpower, которая опубликовала отчет о первом дне батарей калифорнийского производителя в сентябре 2020 года, аккумуляторные элементы Model 3 имеют плотность энергии около 260 Вт-ч/кг и 730 Вт-ч/л.
Новые элементы Amprius представляют собой значительный прогресс в этой области, как с точки зрения удельной энергии, так и плотности энергии, поскольку они способны достигать 450 Вт-ч/кг и 1 150 Вт-ч/л. По словам компании, именно эти элементы в неуказанном количестве она только что поставила "лидеру аэрокосмической промышленности", что дает ей право предлагать "элементы с самой высокой плотностью энергии, доступные сегодня в аккумуляторной промышленности"(см. фото в галерее).
Такие впечатляющие характеристики обусловлены технологией кремниевого нанопроволочного анода. Когда вы заряжаете литий-ионный аккумулятор, вы удаляете один электрон с каждого атома лития в катоде, перемещая его к аноду через внешнюю проводку, поскольку электроны не могут пройти через электролит или сепаратор, расположенный между электродами. Их отрицательный заряд притягивает положительно заряженные ионы лития через электролит и сепаратор, где каждый из них находит электрон и встраивается в сетку на аноде, которая обычно сделана из графита.
Компания Amprius заменила графитовую решетку кремниевыми нанопроводами. Кремний может хранить в 10 раз больше лития, чем графит, но он склонен к разбуханию и растрескиванию, что резко сокращает срок службы ячейки. Но когда кремний превращается в пористые нанопроволоки, расположенные в виде леса длинных проволок с более короткими между ними, кремний способен выдерживать набухание и сопротивляться растрескиванию. Это продлевает срок службы клеток настолько, что кремниевые аноды могут стать конкурентоспособной технологией.
Кремниевые нанопровода укоренены непосредственно в подложке анода, поэтому проводимость (и, следовательно, мощность, которую он может обеспечить) высока. Срок службы "отличный" и "постоянно улучшается", хотя Amprius не указывает количество циклов заряда/разряда или деградацию со временем. Еще одним преимуществом является то, что это единственная часть батареи, которая отличается от обычных литиевых батарей, поэтому остальные части могут быть изготовлены с использованием существующих методов производства, компонентов и процессов.
Плотность энергии и удельная энергия - это только два показателя, по которым можно судить о батарее. Другие параметры, такие как тепловые характеристики, безопасность, скорость заряда и разряда, срок службы и, конечно же, стоимость производства, играют важную роль в обеспечении промышленной и коммерческой реализации технологии. Тот факт, что первым клиентом Amprius является передовая аэрокосмическая промышленность и производство спутников, говорит о том, что пока они не будут конкурировать по цене.
Компания Amprius выбирает место, где она начнет строительство завода по массовому производству этих элементов, что обеспечит экономию от масштаба, которая может сделать эту технологию актуальной для рынка электромобилей.