Израелски стартъп има революционна идея – батерия, която се зарежда за 5 минути

Батериите за електромобили не могат да се презареждат само при голяма мощност поради явление, което води до отлагане на литий върху анода и до съкращаване на живота на батерията.

Микроскопичните, подобни на игла, образувания, наречени дендрити, с течение на времето нарастват и могат да пробият сепаратора, причинявайки късо съединение в литиево-йонните батерии, които използват конвенционални електролити на течна основа.

Израелският стартъп StoreDot вярва, че е открил решението на проблема: замяна на въглерода в графитния анод с атоми на силиций, които се намират в същата група на периодичната таблица като въглерода. Те проявяват подобни свойства поради една обща черта - без значение колко протони имат, всички те разполагат с четири електрона, всеки от които може да реагира, за да образува отделна химическа връзка, точно като въглерода.

Ръководителят на StoreDot Дорон Майерсдорф говори пред Automotive News Europe за това как тази идея ще помогне на батериите на компанията да се зареждат за 5 минути. 

Според Майерсдорф проблемът се корени в присъствието на графита в анода. „Въглеродът е изключително стабилен, така че заредените литиеви йони могат да бъдат добре подредени в кристалната му решетъчна структура като книги, поставени на библиотечни рафтове“, изтъква той. „Но учените, носители на Нобелова награда, които са проектирали тази технология (Джон Гудинаф, Стенли Уитингам и Акира Йошино – бел. ред.), не са се фокусирали върху скоростта на зареждане. Недостатъкът на въглерода е високото му електрическо съпротивление, което води до появата на дендритите по време на екстремно бързо зареждане. Ако обаче замените въглерода със силиций, германий или калай, анодът става по-проводим, което позволява на йоните да се дифузират в активния материал много по-бързо“, добавя Майерсдорф.

Именно тук се крие предизвикателството, подчертава той.

Силицият, германият и калаят са склонни да губят своята еластичност след множество цикли. Частица силиций с размер на микрон започва да се подува и в крайна сметка може да се отдели от повърхността на анода и също да създаде риск за безопасността, споделя Майерсдорф.

„Следователно, вместо баскетболна топка, ние използваме множество топки за голф, така да се каже. Тези силициеви частици в наномащаб могат да набъбнат, но все още ще имаме достатъчно място да управлявате това в триизмерната молекулярна структура на анода“, коментира ръководителят на StoreDot.

По отношение на химическият състав Майерсдорф изтъква, че за да се противодейства на нежеланите отлагания на електролитни „остатъци“ върху анода, компанията използва определени синтезирани молекули като добавка към течния електролит.

Снимка: The Aerospace Corporation

Той посочва, че с помощта на машинното обучение експертите могат да анализират огромно количество данни, които се генерират от непрекъснатите цикли на зареждане и разреждане на батериите, като данните впоследствие се анализират, а резултатите се използват при разработката на нови технологии.

Относно идеята за 5-минутно зареждане на батерията, Майерсдорф изтъква, че прототипната клетка от първо поколение, която е била изпратена от компанията до нейните потенциални клиенти, се базира предимно на германий.

„Понастоящем голяма част от усилията ни са съсредоточени към прехода към силиций и калай. По отношение на нашата клетка за екстремно бързо зареждане от второ поколение вече имаме енергийна плътност от 240 ватчаса на килограм, като се стремим до края на тази година да постигнем дълготрайност от 1000 цикъла. След това предвиждаме да достигнем 440 ватчаса на килограм“, добавя Майерсдорф.

По темата за твърдотелните батерии той споделя, че най-важният параметър за шофьорите са километрите в минута, които могат да получат при зареждане на батерията.

„В момента производителността е около 3 до 4 мили в минута (4,8-6,4 км в минута) при зареждане; обаче, нашите клетки от второ поколение дават резултати от 20 мили в минута (32 км в минута). Независимо от това, виждам заслуга при екстремната енергийна плътност, предлагана от твърдотелните батерии. Ето защо нашите клетки от трето поколение са проектирани да достигат 25 мили в минута, докато използват хибридна форма на твърдотелната технология“, изтъква Майерсдорф. 

Той посочва, че StoreDot работи с партньори като TDK, Samsung SDI, Daimler, BP за изграждане на зарядни станции, които да могат да обслужват нейните батерии.

Основният въпрос, който тревожи Майерсдорф в случая е охлаждането.

„Дори да намалим електрическото съпротивление в нашите клетки, фактът, че ние провеждаме 350 киловата енергия в пакета, остава. Ако само 5 процента от това е топлина, то ще е достатъчно да захрани пет кухненски печки. Тази топлина трябва да се разсейва извън пакета в реално време. Все още работим върху активното охлаждане, но това изисква да оставим място между клетките. Ако вземем за пример цилиндричните клетки, тяхното разположение по същество създава пролуки, което може да бъде добре, когато става въпрос за охлаждане. Tesla използва епоксидна смола между всички клетки, която всъщност действа като среда за разсейване на топлината“, споделя Майерсдорф.

По отношение на финансирането той изтъква, че настроенията на пазарите по отношение на компаниите от неговия сектор е изключително положително и може да се помисли върху варианта за листване.

„Разглеждаме различни възможности за финансиране, включително частен капитал и финансовите пазари. С нас се свързаха и редица компании със специално предназначение (SPAC) и би било глупаво да не помислим върху това, тъй като оценките, които предлагат за нашия бизнес, са относително високи“, посочва Майерсдорф.