Якщо замінити графітовий анод літій-іонної батареї на кремнієвий, можна підвищити місткість акумулятора приблизно в десять разів. Але під час зарядки кремній розбухає та може пошкодити нутрощі батареї. Стартап Advano придумав, як обійти цю проблему.
Під час зарядки звичайної літій-іонної батареї іони літію не викликають ніяких хімічних змін в графітовому аноді. Інша справа кремній — в поєднанні з літієм він утворює силіцид літію, а це об'ємний сплав. Багато компаній намагаються обійти цю проблему, налаштувавши мікроструктуру кремнієвих шарів або частинок. Цим зайняті Sila Nanotechnologies, Enovix, XNRGI. Всі вони починають з газоподібних чи рідких форм та намагаються виростити досконалий матеріал для анода.
Стартап Advano з Нового Орлеана застосовує зворотний підхід. Його суть — у виробництві кремнієвих часток — не бездоганних, але досить якісних і при цьому у великих обсягах. Потім матеріал зменшують в розмірі. Процес виходить не такий контрольований, зате нескінченно масштабований.
Масштаб — важливий параметр у виробництві матеріалів, а технологія Advano вже дозволяє виробляти тонну продукції в рік. Після завершення будівництва фабрики, обсяги підвищаться в десять разів, і засновники стверджують, що готові видавати тисячі тонн продукції. Цього має вистачити на 5 ГВт·год батарей.
Сировина, яку використовує Advano, це вуглецева матриця з мікронними частинками кремнію всередині. Під дією хімічних речовин волокна карбіду кремнію починають рости з кожної частки, створюючи щось на кшталт пуху на поверхні, який забезпечує механічний захист. Такий порошок можна наносити на графітовий анод в будь-якої концентрації. Чим вона вища, тим вище буде місткість.
Виробникам батарей потрібні різні співвідношення місткості, терміну служби та безпеки, і все це може забезпечити матеріал Advano. Наприклад, якщо потрібно, щоб акумулятор тримав 1000 циклів заряду та розряду, не вимагаючи охолодження, кремній може становити до 15% анода. Але іноді потрібно всього 250 циклів, тоді можна додати до 70% кремнію чи більше.
Нагадаємо, що зовсім недавно, дослідники з лабораторії Berkeley Lab представили свою нову розробку — проект доступних та стабільних проточних батарей, які допоможуть прискорити перехід на поновлювані джерела енергії та відмовитись від викопного палива. Дослідники відзначили, що дешевизна технології дозволить впроваджувати її повсюдно.
За матеріалами: Хайтек+
