У американського стартапу, який обіцяє впровадити революційні «батареї майбутнього», є дві важливі відмінності від конкурентів. По-перше, прозора технологія, захищена патентами. По-друге — опора на матеріали, які вже широко використовуються та процеси, нехай і з іншої сфери.
Нинішні літій-іонні батареї, які потребують довгої зарядки — найслабше місце електромобілів. Однак їх дешевизна ставить хрест на інших технологіях, принаймні в середньостроковій перспективі. У стартапі XNRGI стверджують, що зробили неможливе: там розробили безпечні та місткі літій-іонні батареї, які швидко вбирають енергію.
Зараз літій-іонні акумулятори різного розміру використовуються повсюдно — від смартфонів до електромобілів. Для їх виготовлення залучені величезні потужності, але експерти радять готуватися до неминучого дефіциту, за умови збереження нинішніх технологій виготовлення.
У XNRGI стверджують, що знайшли вигідний для всіх підхід — і, на відміну від багатьох інших компаній, готові розповісти про нього набагато докладніше звичайних посилань на «проривний техпроцес» або «революційні матеріали».
Тим більше що і процеси, і матеріали компанія використовує цілком звичайні — просто з іншої сфери. А їх застосування для виготовлення акумуляторів захищено безліччю патентів.
Основа проривної батареї Powerchip — звичайна кремнієва підкладка з пористою структурою, яку десятки років використовують при виготовленні мікросхем. Вірніше — використовували деякий час назад. Зараз техпроцеси зробили крок вперед, а ось занадто великі та товсті для нинішньої електроніки підкладки недавнього минулого, можна використовувати для зберігання енергії — дуже ефективного та безпечного. А їх, буквально, виробляють по всьому світу.
XNRGI стверджує, що «залив» 12-дюймову підкладку металом, отримує батарею на 1 кВт. Зрозуміло, це лише початок історії.
Підкладка, ізоляційний та металевий шари — все це вже виготовляють для потреб електроніки, підкреслює глава компанії Кріс Дікуото. Це означає, що для організації виробництва не потрібно будувати фабрику повного циклу за мільярди доларів. Для початку вистачить і скромного «складального» виробництва.
Однак потенційна простота конструкції — лише одна з переваг. У кожної такої 12-дюймової структури до 160 млн пір. «Кожна працює немов мікроскопічна батарейка», — каже Дікуото. При цьому загальна поверхня тривимірної батареї в 70 разів вище, ніж у сучасних двовимірних рішень. А кожна пора відокремлена від інших, що, по-перше, запобігає короткому замиканню, а по-друге, дозволяє заряджати батарею в рази швидше.
Аноду батареї пориста структура теж дає серйозні переваги.
Дікуото стверджує, що звичайний для Li-Ion батарей графіт не використовується. Заливаючи пористу основу чистим літієм, в XNRGI отримують щільність зберігання енергії в 10 разів вище.
За розрахунками авторів, такий анод може «перетравити» за 15 хвилин достатньо енергії, щоб зарядитися на 80%. А батарея Powerchip, при однаковій вазі, забезпечить приріст «далекобійності» електрокара на 280%, тобто приблизно до 1100 км.
Нова технологія забезпечує прорив й ще в одній сфері: батареї будуть не тільки швидко заряджатися, а й довше служити. Головна причина природної деградації після сотень підзарядок — дендрити. Ці кристалічні утворення під мікроскопом нагадують гілки рослин. Вони проникають в катод та руйнують акумулятор. Досліди показали, що завдяки кремнієвим стінкам, дендритам складно поширюватися за межі окремих пір. А відмова однієї мікробатарейки-пори не впливає на характеристики акумулятора, де їх мільйони.
Зараз, крім приватних інвестицій, XNRGI отримала гроші від Міненерго США та вибудовує плани із захоплення світу. У 2020 році, обіцяє Дікуото, батареї Powerchip з'являться на скутерах та дронах. До 2022 або 2023 році він сподівається запропонувати рішення для електромобілів: їх виробники, нарешті, зможуть вибрати — ставити далекобійну батарею звичайної ваги або обмежитися звичайними 300-400 км пробігу, але заощадити пару центнерів ваги. У 2024 році він прогнозує широке впровадження Powerchip.
Варто зазначити, що дослідженням в області поліпшення характеристик
літій-іонних батарей зайняті сотні команд по всьому світу. Як ми вже
писали, акумулятор нового покоління
створюють у самій секретній лабораторії Tesla. На тлі цієї обіцянки
XNRGI — поліпшити абсолютно всі характеристики — виглядають дуже
сміливо. Хоча можна поглянути на це з іншого боку: якщо вже над цим
працюють десятки тисяч фахівців, може, не варто так дивуватися, що у
когось, схоже, це вийшло.
