Silicium-anoder: Fremtiden for batteriteknologi
Silicium-anoder er længere fremme i udvikling og kommercialisering end solid-state-batterier. Batteriproducenterne sigter mod at øge siliciumindholdet for at forbedre rækkevidden og reducere opladningstiderne. General Motors forventer, at procentdelen af silicium i elbilsbatterier vil stige i de kommende år.
Fordele ved højere siliciumindhold
Mindre størrelse og bedre rækkevidde og opladningsydelse er målet, som alle i batteriindustrien synes at forfølge. Bilproducenter og batteriselskaber undersøger flere potentielle løsninger for at nå dette mål. Silicium-anoder vil være en måde at nå dette på.
“Udviklingen mod silicium-anoder er nu startet,” fortalte George Cintra, batteri R&D-direktør hos General Motors. “Du vil se mere silicium inkorporeret i elbilsbatterier, fordi det giver øget rækkevidde og også hjælper [elbiler] med hurtigopladning,” sagde Cintra.
Silicium-anoder forbedrer effektiviteten
I et elbilsbatteri er anoden den elektrode, hvor lithium-ioner lagres, når batteriet er opladet. Den består typisk af grafitbaserede materialer. Eksperter siger, at anodens materiale og design direkte påvirker elbilens ydeevne, og at brugen af højere siliciumindhold kan forbedre dette. Anoder, der indeholder silicium, har eksisteret i de seneste år, men i små mængder. Nu er det sat til at stige.
Udfordringer og muligheder
Silicium-anoder kan hjælpe elbilsbatterier med at eliminere nogle af de ineffektiviteter, som brugen af grafit medfører. Ifølge en undersøgelse offentliggjort i det akademiske tidsskrift Science Direct går mellem 50 og 70% af rå grafit tabt, når det opgraderes til batterikvalitetsgrafit, hvilket gør processen ineffektiv, øger materialekravet og forstærker forsyningskædeproblemer.
Silicium er et lovende alternativ, fordi det kan levere bedre energitæthed og fremskynde opladnings- og afladningscyklusser.
Fremtidige udsigter
Som med flere andre fremspirende batterikemier er opskalering vanskelig, fordi det kræver højt specialiserede processer, der er langsomme og energi- og ressourceintensive. Batteriproducenterne arbejder dog på at forenkle disse processer, og de har allerede opnået nogle succeser, med mere på vej.
Sidste år annoncerede den taiwanske batteri-startup ProLogium ved Paris Motor Show, at dens 100% silicium-kompositanode hjalp med at opnå en energitæthed på 321 watt-timer per kilogram. Det er langt over de nuværende industristandarder, der ligger langt under 300 Wh/kg for LFP og NMC pakker. Ifølge certificeringstests blev 55 kWh-pakken også opladet fra 5% til 60% på 5 minutter og til 80% på 8,5 minutter. Batteriproducenten hævdede, at det kan reducere et køretøjs vægt med flere hundrede kilogram.
Flere amerikanske batteri-startups, herunder Amprius, Group 14 og Sila Nanotechnologies, konkurrerer også om at udvikle silicium-anoder.
Konklusion
“Når de nye materialer kommer om bord, som silicium-anoder og de nye katoder, vil batteristørrelserne krympe,” sagde Cintra. “Når volumenerne stiger, vil adoptionsraten stige, og du vil se priserne falde.”
Skriv et svar