เสแสร้งพลังงานแบตเตอรี่ของเครื่องใช้ไฟฟ้า
| Jerry Huang
แบตเตอรี่ลิเธียมโลหะใหม่จะทำให้มาร์ทโฟน, เจ้าหน้าที่และรถยนต์ไฟฟ้ามีอายุยาวเป็นสองเท่า
spinout MIT มีการเตรียมการค้าแบตเตอรี่โลหะลิเธียมชาร์จนวนิยายที่เสนอเป็นสองเท่าของกำลังการผลิตพลังงานจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่หลายอำนาจของวันนี้อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค
ก่อตั้งขึ้นในปี 2012 โดย MIT ศิษย์เก่าและอดีต postdoc Qichao Hu '07, SolidEnergy ระบบได้มีการพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมโลหะ“ขั้วบวกฟรี” ที่มีความก้าวหน้าวัสดุหลายอย่างที่ทำให้มันเป็นสองเท่าพลังงานสูง แต่เพียงเป็นที่ปลอดภัยและยาวนานเป็น แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้ในมาร์ทโฟนรถยนต์ไฟฟ้าที่สวมใส่, เจ้าหน้าที่และอุปกรณ์อื่น ๆ
“ด้วยสองครั้งความหนาแน่นของพลังงานที่เราสามารถทำให้แบตเตอรี่มีขนาดครึ่งหนึ่ง แต่ที่ยังคงมีจำนวน จำกัด จำนวนเดียวกันของเวลาที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน หรือเราสามารถทำให้แบตเตอรี่ขนาดเดียวกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แต่ตอนนี้มันจะมีอายุยาวเป็นสองเท่า” Hu ผู้ร่วมคิดค้นแบตเตอรี่ที่ MIT และตอนนี้เป็นซีอีโอของ SolidEnergy กล่าวว่า
แบตเตอรี่เป็นหลักแลกเปลี่ยนจากวัสดุที่ขั้วบวกแบตเตอรี่ทั่วไป, กราไฟท์สำหรับบางมากพลังงานสูงฟอยล์ลิเธียมโลหะซึ่งสามารถเก็บประจุมากขึ้น - และดังนั้นจึงให้ความจุพลังงานมากขึ้น การปรับเปลี่ยนสารเคมีอิเล็กยังทำให้มักจะอายุสั้นและแบตเตอรี่ลิเธียมโลหะระเหยชาร์จและปลอดภัยในการใช้งาน นอกจากนี้แบตเตอรี่จะทำโดยใช้อุปกรณ์ที่มีอยู่ผลิตลิเธียมไอออนซึ่งทำให้พวกเขาสามารถปรับขนาดได้
ในเดือนตุลาคมปี 2015 แสดงให้เห็นถึง SolidEnergy ต้นแบบครั้งแรกที่เคยทำงานของแบตเตอรี่ลิเธียมมาร์ทโฟนแบบชาร์จไฟโลหะที่มีความหนาแน่นของพลังงานคู่ซึ่งพวกเขาได้รับมากขึ้นกว่า $ 12 ล้านบาทจากนักลงทุน ที่มีขนาดครึ่งหนึ่งของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้ใน iPhone 6 ก็มี 2.0 แอมป์ชั่วโมงเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนของแอมป์ 1.8 ชั่วโมง
แผนการที่จะนำแบตเตอรี่มาร์ทโฟนและอุปกรณ์ที่สวมใส่ SolidEnergy ในช่วงต้นปี 2017 และรถยนต์ไฟฟ้าในปี 2018 แต่ใช้ครั้งแรกจะมีเจ้าหน้าที่มาในเดือนพฤศจิกายนนี้ “ลูกค้าหลายคนกำลังใช้เจ้าหน้าที่และลูกโป่งเพื่อให้อินเทอร์เน็ตฟรีไปยังประเทศกำลังพัฒนาและการสำรวจสำหรับการบรรเทาภัยพิบัติ” หูกล่าวว่า “มันเป็นโปรแกรมที่น่าตื่นเต้นมากและมีเกียรติ.”
ใส่แบตเตอรี่ใหม่เหล่านี้ในยานพาหนะไฟฟ้าได้เป็นอย่างดีจะเป็นตัวแทนของ“ผลกระทบทางสังคมมาก” Hu กล่าวว่า“มาตรฐานอุตสาหกรรมคือยานพาหนะไฟฟ้าต้องไปอย่างน้อย 200 ไมล์ต่อการชาร์จหนึ่ง เราสามารถทำให้แบตเตอรี่มีขนาดครึ่งหนึ่งและครึ่งหนึ่งของน้ำหนักและมันจะเดินทางระยะทางเดียวกันหรือเราสามารถทำให้มันขนาดเดียวกันและน้ำหนักเดียวกันและตอนนี้มันจะไป 400 ไมล์ต่อการชาร์จหนึ่ง.”
tweaking ว่า“จอกศักดิ์สิทธิ์” ของแบตเตอรี่
นักวิจัยได้มานานหลายทศวรรษพยายามที่จะทำให้แบตเตอรี่ลิเธียมโลหะชาร์จเพราะของกำลังการผลิตพลังงานมากขึ้นของพวกเขา แต่จะไม่มีประโยชน์ “มันเป็นชนิดของจอกศักดิ์สิทธิ์สำหรับแบตเตอรี่” หูกล่าวว่า
โลหะลิเธียม, หนึ่ง, ตอบสนองไม่ดีกับอิเล็กโทรไลแบตเตอรี่ - ของเหลวที่ดำเนินไอออนระหว่างแคโทด (ขั้วบวก) และแอโนด (ขั้วลบ) - และรูปแบบสารที่เพิ่มความต้านทานในแบตเตอรี่และลดวงจรชีวิต ปฏิกิริยานี้ยังสร้างกระแทกมอสส์ลิเธียมโลหะที่เรียกว่า dendrites บนขั้วบวกซึ่งนำไปสู่การลัดวงจร, สร้างความร้อนสูงที่จี้ใจดำอิเล็กโทรไลไวไฟและทำให้แบตเตอรี่ที่ชาร์จไฟไม่ทั่วไป
มาตรการที่จะทำให้แบตเตอรี่มีความปลอดภัยมาค่าใช้จ่ายของประสิทธิภาพการใช้พลังงานของแบตเตอรี่เช่นเปลี่ยนออกอิเล็กโทรไลของเหลวที่มีอิเล็กโทรไลโพลิเมอร์นำไฟฟ้าไม่ดีที่เป็นของแข็งที่จะต้องได้รับความร้อนที่อุณหภูมิสูงในการทำงานหรืออิเล็กโทรนินทรีย์ที่เป็นเรื่องยากที่จะ ไต่ขึ้น.
ในขณะที่การทำงานในฐานะ postdoc ในกลุ่มของอาจารย์เอ็มไอทีโดนัลด์ซาโดเวย์นักวิจัยแบตเตอรี่รู้จักกันดีที่ได้มีการพัฒนาเกลือเหลวหลายแบตเตอรี่โลหะเหลวที่อู่ช่วยทำให้การออกแบบที่สำคัญหลายและความก้าวหน้าที่สำคัญในแบตเตอรี่ลิเธียมโลหะซึ่งได้กลายเป็นรากฐานของ เทคโนโลยี SolidEnergy ของ
นวัตกรรมหนึ่งคือการใช้บางเฉียบฟอยล์ลิเธียมโลหะสำหรับขั้วบวกซึ่งเป็นประมาณหนึ่งในห้าความหนาของลิเธียมขั้วบวกโลหะแบบดั้งเดิมและหลายครั้งบางและเบากว่าแกรไฟต์ anodes คาร์บอนหรือซิลิกอนแบบดั้งเดิม ที่หดขนาดของแบตเตอรี่โดยครึ่งหนึ่ง
แต่ยังคงมีล้มเหลวที่สำคัญ: แบตเตอรี่เพียงทำงานอยู่ที่ 80 องศาเซลเซียสหรือสูงกว่า “นั่นคือ showstopper ว่า” หูกล่าวว่า “ถ้าแบตเตอรี่ไม่สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิห้องแล้วใช้งานเชิงพาณิชย์ที่มี จำกัด .”
ดังนั้น Hu พัฒนาโซลูชั่นที่ไฮบริดอิเล็กโทรไลของแข็งและของเหลว เขาเคลือบฟอยล์ลิเธียมโลหะที่มีอิเล็กโทรไลของแข็งบางที่ไม่ต้องมีการอุ่นให้ฟังก์ชั่น นอกจากนี้เขายังสร้างนวนิยายกึ่งไอออนิกอิเล็กโทรไลของเหลวที่ไม่ไวไฟและมีการปรับเปลี่ยนสารเคมีเพิ่มเติมเพื่อแยกเซลล์การออกแบบที่จะหยุดมันจากเชิงลบปฏิกิริยากับโลหะลิเธียม
ผลลัพธ์ที่ได้คือแบตเตอรี่ที่มี perks พลังงานความจุของแบตเตอรี่ลิเธียมเป็นโลหะ แต่มีความปลอดภัยและมีความยืนยาวของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิห้อง “การผสมผสานสารเคลือบผิวที่เป็นของแข็งและใหม่ที่มีประสิทธิภาพสูงวัสดุของเหลวไอออนิกได้รับการพื้นฐานสำหรับ SolidEnergy ในด้านเทคโนโลยี” หูกล่าวว่า
พระพรในปลอม
ในด้านธุรกิจ Hu แวะเวียนศูนย์ความเชื่อถือมาร์ตินเอ็มไอทีเป็นผู้ประกอบการในการรับข้อมูลเชิงลึกที่มีคุณค่าจากพี่เลี้ยงและนักลงทุน นอกจากนี้เขายังลงทะเบียนเรียนในหลักสูตร 15.366 (Energy Ventures) ซึ่งเขากลายเป็นทีมในการพัฒนาแผนธุรกิจรอบแบตเตอรี่ใหม่
กับแผนธุรกิจของพวกเขาทีมที่ชนะรางวัลชนะเลิศสถานที่ประกวดเร่งเอ็มไอที $ 100K ผู้ประกอบการแข่งขันและเป็นคนสุดท้ายในรางวัลเอ็มไอทีพลังงานสะอาด หลังจากนั้นทีมเป็นตัวแทนของเอ็มไอทีในการแข่งขันรางวัลสะอาดพลังงานแห่งชาติที่จัดขึ้นที่ทำเนียบขาวที่พวกเขาวางสอง ในช่วงปลายปี 2012 ได้รับการเอาอกเอาใจใส่เกียร์ขึ้นเพื่อเปิด SolidEnergy เมื่อ A123 Systems, ที่รู้จักกันดีเอ็มไอที spinout พัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนขั้นสูงฟ้องล้มละลาย ภูมิทัศน์ที่ไม่ได้มีลักษณะที่ดีสำหรับ บริษัท แบตเตอรี่ “ผมไม่คิดว่า บริษัท ของฉันอีกต่อไปผมคิดว่า บริษัท ของฉันจะไม่เคยแม้แต่จะเริ่มต้น” หูกล่าวว่า
แต่นี่เป็นบางส่วนของพรในปลอม: ผ่านการเชื่อมต่อหูของเอ็มไอที SolidEnergy ก็สามารถที่จะใช้ A123 ที่คล้ายสิ่งอำนวยความสะดวกแล้วไม่ได้ใช้งานใน Waltham - ซึ่งรวมถึงแห้งและห้องพักที่สะอาดและอุปกรณ์การผลิต - ต้นแบบ เมื่อ A123 ถูกซื้อกิจการโดยกลุ่ม Wanxiang ในปี 2013 SolidEnergy ลงนามข้อตกลงความร่วมมือในการใช้ทรัพยากรของ A123
ที่ A123, SolidEnergy ถูกบังคับให้เป็นต้นแบบลิเธียมไอออนที่มีอยู่ผลิตอุปกรณ์ - ซึ่งในที่สุดนำไปสู่การเริ่มต้นเป็นนวนิยายออกแบบ แต่ในทางปฏิบัติในเชิงพาณิชย์แบตเตอรี่ บริษัท แบตเตอรี่ด้วยนวัตกรรมวัสดุใหม่ที่มักจะพัฒนากระบวนการผลิตใหม่ ๆ ทั่ววัสดุใหม่ที่ไม่ได้ในทางปฏิบัติและบางครั้งไม่สามารถปรับขนาดได้ Hu กล่าวว่า “แต่เราถูกบังคับให้ใช้วัสดุที่สามารถนำมาใช้ในสายการผลิตที่มีอยู่” เขากล่าว “โดยเริ่มต้นด้วยโลกแห่งความจริงนี้การผลิตและการสร้างมุมมองของแบตเตอรี่โลกแห่งความจริงเราก็สามารถที่จะเข้าใจสิ่งที่วัสดุที่ทำงานอยู่ในกระบวนการเหล่านี้และจากนั้นย้อนกลับการทำงานในการออกแบบวัสดุใหม่.”
หลังจากสามปีของการแบ่งปันพื้นที่ A123 ในวอลแทม SolidEnergy เดือนนี้ย้ายสำนักงานใหญ่ไปยังแบรนด์ใหม่รัฐของศิลปะสิ่งอำนวยความสะดวกนำร่องในโวเบิร์นที่ 10 ครั้งใหญ่ - และ“สามารถบ้านปีกของเครื่องบินโบอิ้ง 747” หูกล่าวว่า - มีจุดมุ่งหมายของการกระโจนขึ้นการผลิตสำหรับการเปิดตัวของพวกเขาพฤศจิกายน
บทความเดิมเขียนโดยร็อบ Matheson สำนักงานข่าวเอ็มไอทีใน 16 สิงหาคม 2016