Pozrite si
Namiesto grafitu kremík. Anódy na báze grafitu sú v dnešných Li-ion batériách štandardom, ale po jeho náhrade za špeciálne upravený kremík dokážu prijať omnoho väčšie množstvo iónov lítia a tým aj elektrického náboja. Aj preto sa vývoju batérií s kremíkovou anódou venuje viacero firiem vo svete.
Jedným z lídrov v oblasti lítium-iónových batérií je Amprius Technologies so svojou anódovou platformou Si Nanowire. Súčasné kvalitné Li-ion batérie majú energetickú hustotu okolo 270 Wh/kg, nové technológie však sľubujú zlepšenie. Li-metal článok založený na technológii spoločnosti Cuberg dosiahol 380 Wh/kg, čo predstavuje nárast o 40 percent.
Kremíkové anódy však posúvajú latku podstatne vyššie. Kremík dokáže uložiť až 10-krát viac lítia v porovnaní s grafitom. To umožňuje batériám obsiahnuť oveľa väčšiu energiu. Problém je, že kremík pri nabití lítiom dramaticky napučiava, čo môže spôsobiť prasknutie a poruchu anódy.
Vedci zo Stanfordskej univerzity však už v roku 2007 našli riešenie problému. Ukázalo sa, že kremíkové nanodrôtiky tolerujú napučiavanie a odolávajú praskaniu. Amprius zdokonalil túto technológiu a výsledkom je prvá anóda na svete zo 100% silikónového nanovlákna pre lítium-iónové batérie.
Tieto nanodrôty zlepšujú životnosť tuhých elektrolytov, pričom hrúbka anódy je oproti grafitovej anóde znížená na polovicu. Tým majú Li-ion batérie s kremíkovou anódou vyššiu nielen energetickú hustotu na jednotku hmotnosti, ale aj na jednotku objemu. Inak povedané, silikónové Li-ion batérie sú pri rovnakej kapacite nielen ľahšie, ale aj menšie, ako štandardné grafitové Li-ion batérie.
Batérie Amprius Technologies s anódou Si Nanowire môžu dosiahnuť energetickú hustotu viac ako 450 Wh/kg, takmer dvojnásobok oproti existujúcim batériám. To ich robí atraktívnymi v prvej fáze pre letecká aplikácie a, samozrejme, majú neodolateľnú príťažlivosť pre armádne využitie rôzneho druhu. Zlepšia akčný rádius vzdušných, aj pozemných prostriedkov poháňaných elektrinou, aj výdrž rôznych prístrojov a nositeľnej elektroniky a tým posúvajú hranice dĺžky misií.
Neprekvapí preto, že Amprius Technologies uzavrel zmluvu o kúpe komponentov s Teledyne FLIR, globálnym lídrom v oblasti inteligentných snímacích, bezpilotných vzdušných a pozemných systémov a integrovaných riešení pre armádu.
Dôvodom môže byť aj skutočnosť, že letecký a obranný priemysel nie je taký citlivý na cenu, ako napríklad výroba automobilov, alebo spotrebnej elektroniky.
Na základe odhadov spoločnosti Amprius a nedávnej štúdie trhu vykonanej Insider Intelligence sa očakáva, že celkový trh s batériami pre nepilotované vzdušné systémy (unmanned aerial systems, UAS) do roku 2025 vzrastie na približne 38 miliárd USD.
Principiálne by síce mali byť batérie s kremíkovou anódou lacnejšie, ako s grafitovou, ale novinky začínajú spravidla s vyššou cenou.
To by sa však mohlo čoskoro zmeniť. Podľa štúdie Sila Nanotechnologies s názvom The Future of Energy Storage sa pomocou dvoch nových druhov katód založených na fluoride kovu alebo na síre, v kombinácii s kremíkovou anódou dajú dosiahnuť náklady na batérie vo výške 50 USD / kWh do roku 2030 a 30 USD / kWh do roku 2040. Pritom donedávna bola za „svätý grál“ považovaná cena 100 USD/kWh.
Zdroj