Sistemele de stocare a ionilor par să fie pe cuspul unei transformări a bateriei
Privind înainte: Într -un colț liniștit al Beltsville, Maryland, se desfășoară un nou capitol în tehnologia bateriei. Ion Storage Systems, o companie care a început ca un proiect de cercetare universitară, a apărut ca un concurent de frunte în cursa de comercializare a bateriilor în stare solidă-o tehnologie promisă de mult timp, dar rareori livrată la scară.
După o vizită recentă în instalația Maryland a companiei, Wall Street Journal a concluzionat că sistemele de stocare a ionilor iese în evidență ca o companie cu o șansă reală de a realiza această descoperire îndelung căutată. Susținute de Departamentul de Energie și Investitori privați din SUA, Bateriile lui Ion se desfășoară acum pe linia de producție, unitățile timpurii fiind deja testate de Departamentul Apărării și de producătorii majori de electronici.
Bateriile cu stare solidă sunt adesea descrise ca un graal sfânt al stocării de energie. Spre deosebire de bateriile convenționale cu ioni de litiu, care folosesc un electrolit lichid și un anod de grafit, bateriile în stare solidă înlocuiesc lichidul cu un material ceramic solid și folosesc adesea metalul de litiu ca anod.
Acest design promite o serie de beneficii: o densitate energetică mai mare, încărcare mai rapidă, durată de viață mai lungă și, în mod crucial, o siguranță mai mare. Celulele tradiționale de ioni de litiu sunt predispuse la supraîncălzire și, în cazuri rare, la foc. Separatorul ceramic solid în designul lui Ion este neinflamabil, reducând dramatic acest risc.
Inima tehnică a inovației lui Ion se află în electrolitul său ceramic unic. În cazul în care majoritatea bateriilor în stare solidă se luptă cu expansiunea și contracția-adesea numite „respirație”-pe măsură ce se încarcă și se descarcă, structura ceramică tridimensională a lui Ion acționează atât ca un separator, cât și ca un tampon. Ceramica poroasă permite ionilor de litiu să se deplaseze eficient între electrozi în timp ce se acomodează cu modificările fizice care apar în timpul ciclismului.
Acest lucru elimină nevoia de sisteme de compresie grea, plăci metalice sau arcuri care adaugă vrac și complexitate altor modele de stare solidă. Rezultatul este o baterie care poate fi ambalată în pungi subțiri, flexibile, la fel ca celulele de litiu-ion litiu de astăzi, dar cu performanțe și siguranță mult mai mari.
Fabricarea acestor baterii nu este mică. Stratul ceramic trebuie produs în medii meticulos curate, folosind procese mai asemănătoare cu fabricarea semiconductorului decât ansamblul tradițional al bateriei. Ion a investit recent în cuptoare de sinterizare avansate pentru a -și extinde producția ceramică, poziționându -se pentru a se extinde de la producția pilot la volume comerciale. Noua instalație a companiei de 33.000 de metri pătrați angajează 75 de persoane, cu planuri de a dubla acest număr pe măsură ce producția crește.
Bateriile lui Ion au obținut deja repere tehnice impresionante. Celulele companiei au obținut peste 1.000 de cicluri de încărcare în testele de laborator, păstrând peste 80% din capacitatea lor – o cerință cheie pentru electronice de consum și vehicule electrice. Spre deosebire de multe prototipuri în stare solidă care necesită presiune externă pentru a menține contactul între straturi, proiectarea lui Ion este complet fără compresie și fără anode, simplificând fabricarea și integrarea în produsele existente.
Calea către comercializare este notoriu dificilă în industria bateriilor, unde multe tehnologii promițătoare nu reușesc să extindă sau să răspundă cerințelor din lumea reală.
Calea către comercializare este notoriu dificilă în industria bateriilor, unde multe tehnologii promițătoare nu reușesc să extindă sau să răspundă cerințelor din lumea reală. Cu toate acestea, abordarea lui Ion a atras atenția semnificativă atât din partea guvernului, cât și a industriei. Compania a asigurat recent 20 de milioane de dolari din programul ARPA-E al Departamentului Energiei, potrivit de investiții private, pentru a accelera dezvoltarea și fabricația. Colaborările cu companii globale de materiale precum firmele Saint-Gobain și tehnologie, precum KLA, ajută Ion să-și perfecționeze procesele și să se pregătească pentru o intrare mai largă a pieței.
Investițiile de capital de risc în startup-urile cu baterii în stare solidă a scăzut în ultimii ani din cauza unor neplăceri repetate în sector, iar în timp ce scepticismul rămâne, progresul lui Ion este remarcabil. Bateriile sale sunt deja evaluate pentru aplicații militare, unde fiabilitatea și siguranța sunt esențiale, iar pentru electronica de consum de generație viitoare, unde durata de viață mai lungă a bateriei și încărcarea mai rapidă sunt foarte apreciate.
Dacă Ion poate continua să-și îndeplinească reperele tehnice și de fabricație, implicațiile sunt de anvergură. Bateriile cu stare solidă ar putea permite vehicule electrice cu o gamă semnificativ mai lungă, smartphone-uri care durează zile cu o singură încărcare și chiar electrificarea echipamentelor grele și a aeronavelor.
Pentru SUA și aliații săi, dezvoltarea acestei tehnologii pe plan intern este, de asemenea, o prioritate strategică, oferind șansa de a reduce dependența de furnizorii de baterii străine și de concurenții LEAPFROG în tranziția globală a energiei.
Credit de imagine: The Wall Street Journal
