Было показано, что добавление наночастиц кремния к аноду из литиево-ионного аккумулятора значительно повышает производительность батареи. Одной из компаний, которая преследует эту технологию, является Paraclete Energy, которая была интересна как некоммерческая организация. Генеральный директор компании Джефф Норрис (Jeff Norris) представил Design News с некоторыми эксклюзивными сведениями об этом кремниевом технологическом подходе, о его потенциальных преимуществах для EV и о том, откуда появился Paraclete и куда он идет.
Новости дизайна: Использование кремния в аноде литиево-ионных батарей довольно новое. Можете ли вы рассказать нам, как Paraclete участвовал в этом? Как долго вы работаете в этой области?
Джефф Норрис: Paraclete Energy была первоначально сформирована как филантропическая компания в 2007 году для производства очень недорогих наночастиц кремниевых чернил для производства комнатной температуры очень недорогих кремниевых солнечных элементов и панелей для сторонних производителей, мировые группы коренных народов. Эти кремниевые краски были изготовлены с ковалентно связанной, реактивной функциональной органической и неорганической химией на поверхности кремния, чтобы обеспечить более широкую оптическую ширину спектра для более высокой чувствительности к фотону. То, что также относится к литий-ионной аккумуляторной промышленности, — это очень недорогие методы производства Paraclete и способность сделать кремний элементарного наночастица по существу без оксида.
Эта способность создавать экономически эффективные кремниевые наночастицы при комнатной температуре практически с любым органическим или неорганическим материалом, ковалентно связанным с поверхностью кремния, оказалась очень выгодной в преодолении типичных проблем работы с наночастицами кремния с Li- ионных батарей. В 2012 году, в свете различных событий в солнечной промышленности и глобального перехода к электрификации всего, Paraclete Energy сосредоточилась на том, чтобы стать коммерческим, устойчивым поставщиком наночастиц кремния в литий-ионную аккумуляторную индустрию.
| ] Графит, традиционный анодный материал, не может удовлетворить сегодняшние высокие энергетические потребности с ограниченной теоретической удельной мощностью 370 мАч / г. Оксид кремния, который использовался, потому что он устойчив к воздуху, имеет более высокую емкость 1550 мАч / г. Однако SM-кремний Paraclete Energy основан на металлическом элементовом кремнии, который имеет емкость 3,590 мАч / г. Как и графит, SM-Silicon Paraclete имеет плотность крана 0,8 г / см 3 и ICL всего 6% — 8%, а цена ниже графита от $ / кВтч. DN: Быстрая зарядка стала Святым Граалем для EV. Могут ли кремниевые аноды с этим помочь? Джефф Норрис: Быстрая зарядка действительно не Святой Грааль, но Святой Грааль. Низкая стоимость и высокая устойчивость к циклу также являются святыми Граалями. Paraclete в настоящее время работает с некоторыми из ведущих мировых компаний, занимающихся быстрыми технологиями зарядки. Мы помогаем им, добавляя к своей технологии недорогую и стабильную по циклу высокую производительность. DN: Можете ли вы объяснить механизм, посредством которого ионы лития интеркалируют в анод при использовании кремния? Как он отличается от графита? Джефф Норрис: Существует не так много различий, за исключением того, что у кремния есть другой диапазон напряжения. Поэтому кремний будет сначала заряжать заряд, а затем графит и просто противоположно на разряде: графит будет разряжаться первым. Если потребитель перезаряжает свое устройство или управляет только ограниченными милями, скажем, менее 50 миль в день, тогда на кремнии не будет влиять столько, как если бы устройству или EV разрешалось почти разряжать аккумулятор, а затем подзаряжать его. В сценарии, когда устройству или EV не разрешено получать менее 50% разряда, кремний будет действовать в течение достаточных циклов в соответствии с гарантией. Когда энергия поступает в основном из кремния, она может увеличиться до 300%, тогда как графит только расширяется ~ 10%. Это расширение в основном вызывает две потенциальные негативные вещи: 1.) Из-за напряжения от расширения внутренняя проводимость анода может быть скомпрометирована. SM-кремний Paraclete имеет ковалентно связанный поверхностный модификатор на поверхности кремния, который имеет реактивные функциональные группы на противоположном конце, ковалентно сшитые с помощью связующего и углеродных систем. Это создает ковалентно связанную сеть между системами внутри анода и, таким образом, сеть будет оставаться нетронутой. 2.) Расширение также приводит к образованию новых голых поверхностей на кремнии. Электролит будет хотеть сформировать электронно-проводящую твердую электролитную интерфазу (SEI) на этих новых голых поверхностях. Если новые поверхности продолжают формироваться, SEI снова образует проводящий слой. Если это будет продолжаться, электролит в конечном итоге будет потребляться, и батарея выйдет из строя. Paraclete обращается к этому, помещая (на поверхность наночастиц кремния) неполимерный полугибкий искусственный SEI, который является ионно-проводящим, но по существу электронно изолирующим. Эти свойства действуют для защиты кремния от электролита и избыточного образования SEI и, следовательно, смягчают проблемы, вызванные расширением кремния. ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ:
DN: Как вы предполагаете внедрение этой технологии в течение следующих нескольких лет? В какие сроки мы увидим это в хранилищах EV и сетки? Джефф Норрис: Кремний, или, более конкретно, SiOx, уже используется в большинстве премиальных литий-ионных батарей от производителей Tier 1, таких как LG, Samsung и Panasonic. Мы наблюдаем это в коммерческих батареях с 2014 года. Однако SiOx ограничивается менее чем 9% от 1550 мАч / г, из-за его высокой начальной потери мощности (ICL) на 25-35%. Следовательно, полученный композит будет составлять около 430 мАч / г, что значительно меньше потенциала элементарного SM-кремния 3,590 мАч / г. Получение батарейных компаний для изменения или перехода к новым технологиям очень и очень сложно. Этот кремний и, честно говоря, вся аккумуляторная индустрия наполняются технологическими претензиями, которые могут работать в лаборатории, которые слишком экзотичны или слишком дороги, чтобы быть коммерчески жизнеспособными или работать только в искусственной среде тестирования, которую они создали. Этот ажиотаж, в сочетании с законными вызовами технологий коммутации, оправданно сделал барьер проникновения на рынок очень высоким. Paraclete справляется с этим, введя новый, простой, отказоустойчивый стабильный продукт с высокой пропускной способностью — SM-Silicon / 585. Цель состоит в том, чтобы изготовить композит кремний / графит 585 мА / г с высокой емкостью и стабильностью цикла. В отличие от того, что сегодня на рынке составляет 430 мАч / г, эти поставщики требуют, чтобы вы также использовали свой графит и фиксированное соотношение кремния и графита. С SM-Silicon / 585 Paraclete клиент использует предпочтительный графит, который они хотят использовать, и они могут добавлять меньше или больше SM-Silicon / 585, тем самым изменяя обратимую емкость. SM-Silicon / 585 также позволяет клиенту использовать гораздо более дешевый графит и добавлять SM-Silicon / 585 до тех пор, пока не будет достигнута желаемая производительность. Это особенно полезно, поскольку SM-Silicon / 585 в 5 раз дешевле, чем кремний, используемый в продукте ~ 430 мАч / г, уже представленном на рынке. DN: События, такие как The Battery Show в Нови, объединяют широкий круг инженеров и лидеров отрасли. Можете ли вы прокомментировать, что значит Paraclete принимать участие в этом событии и типы взаимодействий, которые вы видите? Джефф Норрис: Выставка батарей в Нови, штат Мичиган, является абсолютной обязанностью, и для нас должно выставить событие. Это наш шанс встретиться лично с клиентами, перспективами и другими нашими друзьями в индустрии. Мы получаем от маркетинга, а также высококачественные разговоры, которые мы имеем с лицами, принимающими решения в отрасли, и лидерами мысли. Мы видим резкое увеличение трафика на нашем веб-сайте, ведущем к TBS и после него. Прежде всего, это существенно сокращает наш цикл продаж. Paraclete Energy является корпоративным спонсором The Battery Show, который проходит в Нови, штат Мичиган, 11-13 сентября. Джефф Норрис предоставит доклад под названием «Перемещение за пределы теории: мощный ли кремний металлический коммерчески жизнеспособный? Если так, как и когда? »Во вторник, 11 сентября th . В понедельник, 10 сентября th компания также проводит семинар, посвященный событиям. «Обзор аккумуляторных материалов». Этот семинар будет представлен Джеффом Норрисом и вице-президентом компании R & D Реза Кавян , Доктор философии Старший редактор Кевин Клеменс уже более 30 лет пишет об энергетических, автомобильных и транспортных темах. Имеет степень магистра в области материаловедения и экологического образования, а также докторскую степень по машиностроению, специализирующуюся на аэродинамике. Он установил несколько мировых рекордов наземных скоростей на электрических мотоциклах, которые он построил в своей мастерской.
|
Загрузка...