Tüketici Elektroniği Pil Gücü iki katına
| Jerry Huang
Yeni lityum metal piller akıllı telefonlar, uzaktan kumandalı hava araçları ve elektrikli arabalar son iki kat daha uzun yapabiliriz.
Bir MİT Spinout teklifler lityum iyon pillerin enerji kapasitesini iki katına yani yeni şarj edilebilir lityum metal pili ticarileştirmek hazırlanıyor günümüz tüketici elektroniği gücünden birçok söyledi.
mezunu MIT ve eski Postdoc Çiçao Hu '07 tarafından 2012 yılında kurulan SolidEnergy Sistemleri Enerji Yoğun olarak iki kez yapmak birçok malzeme gelişmeler, henüz tıpkı bir “anot-free” lityum metal pili geliştirdi güvenli ve uzun ömürlü akıllı telefonlar, elektrikli arabalar, taşınabilir hale, sondalar ve diğer cihazlarda kullanılan lityum iyon pil.
“İki kat daha fazla enerji yoğunluğu ile, pil yarım boy yapabilir, ama yine de bir lityum iyon pil gibi, zaman aynı miktarda sürer. Ya da pil lityum iyon pil ile aynı boyutta yapabilir, ama şimdi iki kat daha uzun sürecek,”MIT pili eş icat ve şimdi SolidEnergy CEO'su Hu, diyor.
üzerinden pil esas swap, bir ortak batarya anot malzemesi, grafit, daha fazla iyon tutabilir çok ince, yüksek enerjili lityum metal folyo için, - ve bu nedenle, daha fazla enerji kapasitesi sağlar. elektrolite kimyasal modifikasyonlar ayrıca tipik olarak kısa süreli ve uçucu lityum metal pil şarj edilebilir ve kullanımı güvenli kılar. Ayrıca, pil bunları ölçeklenebilir bir hale getirir, mevcut lityum iyon imalat ekipmanı kullanılarak yapılır.
Ekim 2015'de, SolidEnergy yatırımcılardan onlara $ 'dan fazla 12 milyon Kazanılan çift enerji yoğunluğu ile şarj edilebilir lityum metal akıllı telefon batarya, ilk defa çalışma prototipi gösterdi. iPhone 6 da kullanılan lityum iyon pil yarı boyutunda, bu lityum iyon pil 1.8 amper saat ile karşılaştırıldığında, 2.0 amper saat sunuyor.
SolidEnergy planları akıllı telefonlar için pilleri getirmek ve erken 2017 yılında Wearables ve 2018 yılında elektrikli otomobiller için Fakat ilk uygulama bu Kasım geliyor, füze olacaktır için. “Birkaç müşteriler gelişmekte olan dünyaya, ve afet yardımı için araştırmaya ücretsiz Internet sağlamak için uçağı ve balonlar kullanıyor,” Hu diyor. “Bu çok heyecan verici ve asil bir uygulamadır.”
temsil edebilir sıra elektrikli araçlarda bu yeni piller koymak “büyük toplumsal etkisi,” Hu diyor: “Endüstri standardı elektrikli araçlar, tek bir şarjla en az 200 mil gitmek gerekir olmasıdır. Biz pil yarım boy ve yarım kilo yapabilir ve aynı mesafeyi gidecek, ya da biz aynı boyut ve aynı ağırlık yapabilir ve şimdi tek bir şarjla 400 mil gidecek.”
Pillerin “Holy Grail” verdiği
Araştırmacılar boşuna nedeniyle büyük enerji kapasitesinin, şarj edilebilir lityum metal piller yapmak aranan onlarca yıldır var ama. “Bu tür piller için kutsal kap ise,” Hu diyor.
Lityum metali, bir, zayıf pil elektroliti ile reaksiyona girerek - bir sıvı olduğu davranışlarda katot (pozitif elektrot) arasında iyonlar anot (negatif elektrot) - ve form bileşikler bu artış bataryadaki direnç ve ömrünü azaltır. Bu reaksiyon, aynı zamanda, yanıcı elektrolit ateşler yüksek ısı üreten, ve genellikle olmayan aküleri hale kısa devrelere neden anot üzerindeki yosun lityum metal tümsekler olarak adlandırılan dendrit oluşturur.
Önlemler pil güvenli hale getirmek için zor olan bu çalışma için yüksek sıcaklıklarda ısıtılması gereken bir kötü iletken katı polimer elektrolit ile sıvı elektrolit üzerinden değiştirme gibi organik bir asitle veya elektrolit ile bataryanın enerji performansı maliyet gelmek için alınan çoğaltmak.
MİT Prof. Dr. Donald Sadoway, çeşitli erimiş tuz ve sıvı metal, pil geliştirilmiş olan iyi bilinen bir pil araştırmacının grubundaki bir doktora sonrası olarak çalışırken, Hu temeli oldu lityum metal pil, çok sayıda anahtar tasarım ve malzeme gelişmeler yapmasına SolidEnergy teknolojisi.
Bir yenilik geleneksel grafit, karbon ya da silisyum anotlar beşte birden geleneksel lityum metal anodun kalınlığı ve daha ince bir kaç kez ve daha hafif ilgili anot için bir ultra-ince lityum metal folyo kullanıyordu. Yani yarı yarıya pil boyutunu küçüldü.
Sadece 80 derece Celsius veya daha yüksek çalışmış batarya: Ama yine de büyük bir başarısızlık oldu. “Bu bir showstopper oldu” Hu diyor. “Pil oda sıcaklığında çalışmazsa, o zaman ticari uygulamalar sınırlıdır.”
Yani Hu sağlam ve sıvı hibrid elektrolit çözüm geliştirdi. O işlevine ısıtılmasına gerek yoktur ince katı elektrolitle lityum metal folyo kaplı. Ayrıca, yanıcı değildir ve negatif lityum metali ile reaksiyona durdurmak için ayırıcı ve hücre tasarımı ilave kimyasal modifikasyonları olan yeni bir yarı-iyonik sıvı elektrolit hazırlandı.
Sonuç ancak oda sıcaklığında çalışabilir lityum iyon pil güvenlik ve uzun ömürlü özellikleri ile, lityum metal pillerin enerji kapasiteli bahşişlerle pil oldu. “Katı kaplama ve yeni, yüksek verim, iyonik sıvı malzemeleri birleştiren teknoloji tarafında SolidEnergy temeli olduğunu,” Hu söyler.
Kılık değiştirmiş Blessing
iş tarafında, Hu danışman ve yatırımcılardan değerli bilgiler elde etmek MİT Girişimcilik Martin Güven Merkezi'ni uğrak. O da yeni batarya etrafında bir iş planı geliştirmek için bir ekip kurulduğu Course 15,366 (Enerji Ventures), alındı.
kendi iş planı ile, ekip MİT $ 100K Girişimcilik Yarışması Hızlandırıcı Yarışmasında birincilik ödülünü kazandı ve MİT Temiz Enerji Ödülü finalist oldu. Bundan sonra ekip ikinci yerleştirilen Beyaz Saray'da, düzenlenen ulusal Temiz Enerji Ödülü yarışmasında MIT temsil etti. A123 Systems, tanınmış MİT iflas gelişmiş lityum iyon pilleri, gelişmekte Spinout zaman geç 2012 yılında, Hu SolidEnergy, başlatmak için hazırlık yapıldı. peyzaj pil şirketleri için iyi bakmadı. “Ben şirket mahkum düşünmüyordu, ben sadece benim şirket bile Başlamak asla düşünmediğim,” Hu diyor.
Ama bu kılık değiştirmiş biraz bir nimet oldu: Hu'nun MİT bağlantıları sayesinde, SolidEnergy Waltham üzere zamanın boşta imkanları bulunuyor A123 kullanımı başardı - prototip - kuru ve temiz odaları ve üretim ekipmanlarını dahil. A123 2013 yılında Wanxiang Grubu tarafından satın alınmıştır zaman SolidEnergy A123 kaynaklarını kullanmaya devam etmek için işbirliği anlaşması imzaladı.
Nihayetinde tasarım roman için başlangıç açtı, ancak ticari olarak pratik, piller - A123 anda, SolidEnergy mevcut lityum iyon üretim ekipmanları ile prototip zorunda kaldı. yeni malzeme yeniliklerle Pil şirketler genellikle pratik ve bazen ölçeklenebilir değil olmayan yeni malzemeler, etrafında yeni üretim süreçlerini geliştirmek Hu diyor. “Ama biz mevcut üretim hattına uygulanabilir malzemeleri kullanmak zorunda kaldılar” diyor. “Bu gerçek dünya ile başlayan perspektif imalat ve gerçek dünya pilleri bina ederek, malzemeler yeni malzemeler tasarlamak için daha sonra iş geriye doğru bu süreçlerde çalışmış ve anlamak başardık.”
Waltham A123 en alanını paylaşmak üç yıl sonra, SolidEnergy bu ay yeni bir marka taşımıştır, state-of-the-art 10 kat daha büyük olduğunu Woburn Pilot tesis - ve “bir Boeing 747'nin kanatları evi olabilir” Hu diyor - onların Kasım lansmanı için üretim edinmiş amaçlarıyla.
16 Ağustos 2016 tarihinde MİT Haber Dairesi Rob Matheson tarafından yazılan Orijinal makale.