▲鋰離子攜帶元素形成斑塊

近日，位于美國(guó)俄勒岡州波特蘭市的一家名為XNRGI的公司表示他們有了一種更容易的動(dòng)力電池制造方案，新的動(dòng)力電池Powerchip具有更高的能量密度和更快的充電時(shí)間。

這款電池可以減少動(dòng)力電池燃燒爆炸的概率，能夠?qū)?dòng)力電池的使用壽命提升三至五倍。15分鐘內(nèi)就可以將電池沖到80%，這款電池可以將電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程增加280%。

一、Powerchip電池可以提升電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程

Powerchip電池使用硅晶片，該晶片的多孔性質(zhì)使電池的總表面積增加70倍，每個(gè)孔與其鄰近的孔都有物理分離，這有助于消除內(nèi)部短路并能延長(zhǎng)電池的使用壽命。

每個(gè)小孔都是一塊非常小電池，其中一個(gè)小電池壞了之后不會(huì)影響其他的電池，這樣可以防止過(guò)熱和爆炸。 XNRGI首席執(zhí)行官Chris D’Couto介紹。

多孔硅晶使Powerchip電池正極的表面積比鋰離子電池多70倍，而且全部使用的是純鋰金屬。更多的表面積將會(huì)有更多的能量密度，Powerchip電池正極的能量密度約為現(xiàn)有鋰離子電池正極的10倍。

之前的動(dòng)力電池經(jīng)歷反復(fù)的充放電之后，它的正極表面上會(huì)形成化學(xué)物質(zhì)。這種看起來(lái)像鐘乳石的物質(zhì)被稱(chēng)為樹(shù)枝晶，樹(shù)枝晶會(huì)穿破正極和負(fù)極之間的物理隔板，導(dǎo)致電池短路，因而充電電池會(huì)隨著時(shí)間的推移而退化。

鋰離子還攜帶其他元素，這些元素在電池的正極和負(fù)極之間的隔板上形成斑塊堵塞電池并降低性能。硅晶體表面上加上非導(dǎo)電涂層可以抵抗樹(shù)枝晶的形成延長(zhǎng)電池壽命，鋰離子攜帶的元素也不會(huì)黏在表層，不易形成樹(shù)枝晶或者斑塊。

D’Couto認(rèn)為XNRGI Powerchip電池的使用壽命將比今天的鋰離子電池提高三到五倍。

Powerchip電池表面積大于傳統(tǒng)鋰電池，可以更快的放電和充電，能提升電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力，也更方便使用快充。

據(jù)D’Couto，Powerchip電池正極可以在15分鐘內(nèi)沖到80%，電動(dòng)車(chē)充電最常見(jiàn)的從10%到90%的充電模式也可以在15分鐘內(nèi)完成。除了快充之外，Powerchip電池的可以使電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程增加280%，當(dāng)前400公里續(xù)航的電動(dòng)汽車(chē)改用了這款動(dòng)力電池后續(xù)航里程將達(dá)到1127公里。

Powerchip電池會(huì)比現(xiàn)在的動(dòng)力電池更輕，汽車(chē)制造商可以制造更輕更高效的電動(dòng)汽車(chē)，也可以在電動(dòng)車(chē)內(nèi)放入更多的電池，在保證汽車(chē)重量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的續(xù)航里程。

二、硅晶片電池比鋰離子電池成本更低

Powerchip電池與傳統(tǒng)鋰離子電池的構(gòu)成不同，傳統(tǒng)的鋰離子電池是在二維導(dǎo)體上使用石墨漿，Powerchip電池則是在三維多孔硅晶片中使用鋰金屬。

▲硅晶體

XNRGI首席執(zhí)行官Chris D’Couto說(shuō)到：我們采用硅晶片用于電池制造，把半導(dǎo)體行業(yè)的東西運(yùn)用到動(dòng)力電池制造上，硅晶片可以輕易買(mǎi)到，所以我們并沒(méi)有在這方面投入資金去研發(fā)。

Powerchip電池是用過(guò)時(shí)且厚的硅晶片制成，這種硅晶片在全世界都有量產(chǎn)并且售價(jià)不高。

成熟的半導(dǎo)體工藝是使用硅晶片制造動(dòng)力電池的優(yōu)勢(shì)，Powerchip電池使用穿孔硅晶片，12英寸(約合30厘米)的硅晶片上有1.6億多個(gè)微孔，晶片的一側(cè)涂有非導(dǎo)電涂層，另一側(cè)涂上導(dǎo)電金屬承載電流。

XNRGI首席執(zhí)行官Chris D’Couto表示：金屬涂層和絕緣涂層技術(shù)來(lái)自芯片行業(yè)，我們?cè)诹鞒谭矫嬉矝](méi)有發(fā)明東西。

Powerchip電池的硅晶片技術(shù)在電池的正極一側(cè)，電池充滿電的時(shí)候正極就像一桶電子，電池放電的時(shí)候電子通過(guò)電路流到負(fù)極。充電的時(shí)候，正極再次被注滿。

▲硅晶體

有研究機(jī)構(gòu)認(rèn)為硅制造的電池在充電時(shí)會(huì)膨脹，長(zhǎng)期來(lái)看也會(huì)減低電池的安全性。XNRGI公司表示，他們的技術(shù)讓每個(gè)微電池在電極之間都有足夠的空間，同時(shí)可以自行保持足夠低的電荷防止電池膨脹的發(fā)生。

XNRGI公司表示目前已經(jīng)研發(fā)相關(guān)專(zhuān)利技術(shù)15年之久，擁有大量與Powerchip電池技術(shù)直接相關(guān)的專(zhuān)利，他們還申請(qǐng)了很多別的專(zhuān)利，該公司還獲得了美國(guó)能源部的研究資助。擁有充足的資金和專(zhuān)利保護(hù)，XNRGI將引發(fā)動(dòng)力電池革命。

目前，XNRGI正在與各類(lèi)使用電池的公司合作，這些公司包括小型消費(fèi)電子產(chǎn)品公司、汽車(chē)制造商、電網(wǎng)級(jí)公用事業(yè)公司。該公司計(jì)劃在未來(lái)兩到五年內(nèi)完成產(chǎn)品的推廣和許可協(xié)議。

我們預(yù)計(jì)在2020年將Powerchip電池用于摩托車(chē)、踏板車(chē)、無(wú)人機(jī)和機(jī)器人等移動(dòng)產(chǎn)品，到2022年或者2023年將Powerchip電池用于電動(dòng)汽車(chē)做試驗(yàn)，2024年大規(guī)模用于電動(dòng)汽車(chē)。 D’Couto預(yù)測(cè)。

世界各地的科學(xué)家正在研究更好的電池技術(shù)，未來(lái)快充、遠(yuǎn)程充電等技術(shù)將會(huì)改變電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)。