Akumulatory litowo-jonowe właśnie zrobiły duży skok w maleńkim produkcie

WHOOP 4.0. WYDAĆ OKRZYK RADOŚCI

Firma zajmująca się materiałami w Alameda w Kalifornii spędziła ostatnią dekadę pracując nad zwiększeniem energii przechowywanej w akumulatorach litowo-jonowych, co może zapewnić mniejsze gadżety i pojazdy elektryczne o znacznie większym zasięgu.

Sila opracowała cząstki na bazie krzemu, które mogą zastąpić grafit w anodach i zatrzymać więcej jonów litu, które przenoszą prąd w akumulatorze.

Teraz firma po raz pierwszy wprowadza swój produkt na rynek, dostarczając porcję proszku anodowego w akumulatorze przyszłego Wydać okrzyk radości 4.0, urządzenie do noszenia na siłowni. To małe urządzenie, ale potencjalnie duży krok naprzód w dziedzinie baterii, gdzie obiecujące wyniki laboratoryjne często nie przekładają się na sukces komercyjny.

Pomyśl o Whoop 4.0 jako o naszym Tesla Terenówka , mówi Gene Berdichevsky, dyrektor generalny Sila, który jako siódmy pracownik Tesli pomógł rozwiązać niektóre z krytycznych wyzwań związanych z akumulatorami w pierwszym pojeździe elektrycznym firmy. To naprawdę pierwsze urządzenie na rynku, które udowadnia ten przełom.

Ogniwa baterii wyprodukowane z cząstek na bazie krzemu firmy Sila.

SIŁA

Materiały firmy, z lekkim wsparciem innych rozwiązań, zwiększyły gęstość energii w baterii urządzenia do monitorowania kondycji o około 17%. To znaczny wzrost w dziedzinie, która generalnie przesuwa się do przodu o kilka punktów procentowych rocznie.

To odpowiednik około czterech lat standardowego postępu, ale w jednym dużym skoku, mówi Venkat Viswanathan, profesor nadzwyczajny inżynierii mechanicznej na Carnegie Mellon University.

Sila wciąż stoi przed prawdziwymi wyzwaniami technicznymi, ale postęp jest obiecującym znakiem potencjału coraz bardziej wydajnych baterii, które pomogą światu odejść od paliw kopalnych w miarę narastania zagrożeń związanych ze zmianą klimatu. Zwiększenie ilości energii, którą mogą przechowywać baterie, ułatwia coraz bardziej czystym źródłom energii elektrycznej zasilanie większej liczby naszych budynków, pojazdów, fabryk i firm.

W sektorze transportu bardziej energochłonny akumulator może obniżyć koszty lub zwiększyć zasięg pojazdów elektrycznych, rozwiązując dwa z największych problemów, które zniechęciły konsumentów do rezygnacji z pożeraczy gazu. Obiecuje również dostarczyć baterie sieciowe, które mogą zaoszczędzić więcej energii z farm słonecznych i wiatrowych, lub gadżety konsumenckie, które będą działać dłużej między ładowaniami.

Gęstość energii jest kluczem do elektryfikacji wszystkiego, mówi Berdichevsky Innowator poniżej 35 w 2017 roku.

W przypadku nowego urządzenia do noszenia fitness, nowatorskie materiały baterii i inne ulepszenia umożliwiły firmie Whoop z Bostonu zmniejszenie urządzenia o 33% przy jednoczesnym zachowaniu pięciodniowej żywotności baterii. Produkt jest teraz na tyle cienki, że można go włożyć do eleganckiej odzieży i nosić jak zegarek. Pojawia się w sprzedaży 8 września.

Sila, który zapowiedział 590 milionów dolarów dofinansowania w styczniu ma również partnerstwa w celu opracowania materiałów akumulatorowych dla producentów samochodów, w tym BMW i Daimler. Firma twierdzi, że jej technologia może ostatecznie zapakować nawet 40% więcej energii w akumulatory litowo-jonowe.

Zapobieganie pożarom

Berdichevsky przeprowadził rozmowę kwalifikacyjną i dostał pracę w Tesli przed ukończeniem ostatniego roku na Uniwersytecie Stanforda, gdzie przygotowywał się do uzyskania dyplomu z inżynierii mechanicznej. W końcu odegrał kluczową rolę w przeciwdziałaniu potencjalnemu ryzyku egzystencjalnemu dla firmy: pożar jednej z tysięcy akumulatorów zapakowanych do pojazdu mógłby spowodować zapłon całego pakietu.

Stworzył program do systematycznej oceny serii projektów akumulatorów. Po setkach testów firma opracowała kombinację układów akumulatorów, materiałów przenoszących ciepło i kanałów chłodzących, które w dużej mierze zapobiegały niekontrolowanym pożarom.

Po tym, jak Tesla wypuścił Roadstera, Berdichevsky poczuł, że musi albo poświęcić kolejne pięć lat, aby zobaczyć firmę w rozwoju kolejnego pojazdu, Modelu S, albo skorzystać z okazji, by spróbować czegoś nowego.

W końcu zdecydował, że chce zbudować coś własnego.

Gene Berdichevsky, dyrektor generalny i współzałożyciel Sila.

DAVID PAUL MORRIS/SILA

Berdichevsky wrócił do Stanford na studia magisterskie dotyczące materiałów, termodynamiki i fizyki, w nadziei znalezienia sposobów na poprawę przechowywania na podstawowym poziomie. Po ukończeniu studiów spędził rok jako przedsiębiorca w rezydencji w Sutter Hill Ventures, szukając pomysłów, które mogłyby stanowić podstawę jego własnego biznesu.

W tym czasie natknął się na naukową papier określenie metody wytwarzania cząstek na bazie krzemu do anod akumulatorów litowo-jonowych.

Naukowcy od dawna postrzegają krzem jako obiecujący sposób na zwiększenie energii w bateriach, ponieważ jego atomy mogą wiązać się z 10 razy większą masą jonów litu niż grafit. Oznacza to, że zawierają znacznie więcej naładowanych cząsteczek, które wytwarzają prąd elektryczny w baterii. Jednak anody krzemowe mają tendencję do kruszenia się podczas ładowania, ponieważ pęcznieją, aby pomieścić jony, które przemieszczają się między elektrodami.

Artykuł, którego współautorem jest profesor Georgia Institute of Technology Gleb Yushin, podkreślił możliwość opracowania sztywnych materiałów krzemowych z porowatym rdzeniem, które mogłyby łatwo zaakceptować i uwolnić jony litu .

W następnym roku Berdichevsky założył Silę wraz z Yushinem i Alexem Jacobsem, innym byłym inżynierem Tesli.

Przeszkody i opóźnienia

Firma spędziła następną dekadę na ulepszaniu swoich metod i materiałów, przepracowując ponad 50 000 iteracji chemii, jednocześnie zwiększając swoje zdolności produkcyjne. Na początku zdecydowano się opracować materiały typu drop-in, które producenci akumulatorów litowo-jonowych mogliby zamienić, zamiast podążać droższą i bardziej ryzykowną drogą samodzielnej produkcji kompletnych akumulatorów.

Sila nie jest jednak tak daleko, jak początkowo oczekiwano.

Po zdobyciu kilku milionów dolarów od oddziału ARPA-E Departamentu Energii USA, firma w pewnym momencie poinformowała agencję badawczą, że jej materiały mogą znaleźć się w produktach do 2017 r., a w pojazdach do 2020 r. W 2018 r., kiedy Sila ogłosiła umowę z BMW, powiedział, że jego cząsteczki mogą pomóc w zasilaniu pojazdów elektrycznych niemieckiego producenta do 2023 roku.

Berdichevsky mówi, że firma spodziewa się teraz, że pojawi się w pojazdach około 2025 roku. Mówi, że rozwiązywanie problemów na ostatnim odcinku było po prostu trudniejsze, niż się spodziewali. Wyzwania obejmowały współpracę z producentami akumulatorów, aby uzyskać najlepszą wydajność z nowych materiałów.

Naiwnie optymistycznie podchodziliśmy do wyzwań związanych ze skalowaniem i wprowadzaniem produktów na rynek – powiedział w e-mailu.

Wiadomości Whoop sygnalizują, że Sila była w stanie zaprojektować cząsteczki w sposób, który zapewnia bezpieczeństwo, cykle życia i inne testy wydajności baterii podobne do tych osiąganych w istniejących produktach.

Warto jednak zauważyć, że cząsteczki Sila zapewnią tylko około 25% pojemności anody akumulatora, a resztę zapewnią standardowe materiały grafitowe.

Viswanathan mówi, że większy test będzie polegał na częściowym zastąpieniu grafitu. To wymaga większego poziomu precyzji i wydajności, które opisuje jako różnicę między trafieniem podwójnego a home runem.

Ponadto, mówi, firma wciąż stoi przed poważnymi wyzwaniami, począwszy od urządzeń konsumenckich, a skończywszy na bardziej rygorystycznych wymaganiach pojazdów elektrycznych. Samochody, ciężarówki i autobusy potrzebują energochłonnych, wyjątkowo bezpiecznych akumulatorów, które ładują się szybko i wytrzymują, między innymi, przez wiele cykli życia. Problem z chemią akumulatorów polega na tym, że ulepszanie materiałów i procesów związanych z jednym standardem wydajności często może kosztować inne, mówi Viswanathan.

Berdichevsky mówi, że materiały, z których korzysta Sila, w pełni zastąpią grafit w kolejnym komercyjnym produkcie, który, jak twierdzi, jest zablokowany i obciążony partnerem, którego nie może jeszcze ogłosić. I w przeciwieństwie do innych obiecujących materiałów akumulatorowych, które w dzisiejszych czasach przyciągają uwagę prasy i inwestorów, jak lit metaliczny , materiały silikonowe Sila są już w produktach.

Jesteśmy wielkimi wyznawcami, że nadzieja i szum nie zmieniają świata – że wysyłka tak, mówi.

ukryć