حققت بطاريات الليثيوم أيون قفزة كبيرة في منتج صغير

WHOOP 4.0

WHOOP 4.0.نعيق



أمضت شركة مواد في ألاميدا بولاية كاليفورنيا العقد الماضي في العمل على زيادة الطاقة المخزنة في بطاريات الليثيوم أيون ، وهو تقدم يمكن أن يتيح للأجهزة الصغيرة والمركبات الكهربائية نطاقًا أكبر بكثير.

طورت شركة سيلا جزيئات أساسها السيليكون يمكنها استبدال الجرافيت في الأنودات واحتواء المزيد من أيونات الليثيوم التي تحمل التيار في البطارية.





الآن تقوم الشركة بتسليم منتجاتها إلى السوق لأول مرة ، حيث تقوم بتوفير جزء من مسحوق الأنود في البطارية القادمة نعيق 4.0 ، لياقة يمكن ارتداؤها. إنه جهاز صغير ولكنه يُحتمل أن يكون خطوة كبيرة للأمام في مجال البطارية ، حيث غالبًا ما تفشل النتائج المعملية الواعدة في الترجمة إلى نجاح تجاري.

فكر في Whoop 4.0 كملف تسلا رودستر ، كما يقول جين بيرديتشفسكي ، الرئيس التنفيذي لشركة سيلا ، والذي ساعد بصفته الموظف السابع في تسلا في حل بعض تحديات البطارية الحاسمة لأول سيارة كهربائية للشركة. إنه حقًا أول جهاز في السوق يثبت هذا الاختراق.

تنتج خلايا البطارية بجزيئات Sila القائمة على السيليكون.



سيلا

زادت مواد الشركة ، بمساعدة الضوء من التطورات الأخرى ، من كثافة الطاقة في بطارية جهاز تتبع اللياقة البدنية بنحو 17٪. يعد هذا مكسبًا كبيرًا في مجال يتقدم بشكل عام إلى الأمام ببضع نقاط مئوية في السنة.

يقول فينكات فيسواناثان ، الأستاذ المساعد في الهندسة الميكانيكية في جامعة كارنيجي ميلون ، إنه يعادل حوالي أربع سنوات من التقدم القياسي ، ولكن في قفزة واحدة كبيرة.

لا تزال شركة سيلا تواجه بعض التحديات التقنية الحقيقية ، لكن التقدم يعد علامة واعدة لإمكانات البطاريات ذات القدرات المتزايدة لمساعدة العالم على الابتعاد عن الوقود الأحفوري مع تسارع مخاطر تغير المناخ. تسهّل زيادة كمية الطاقة التي يمكن للبطاريات تخزينها زيادة نظافة مصادر الكهرباء لتشغيل المزيد من المباني والمركبات والمصانع والشركات.

بالنسبة لقطاع النقل ، يمكن للبطارية الأكثر كثافة في استخدام الطاقة أن تقلل التكاليف أو توسع نطاق السيارات الكهربائية ، وتعالج اثنتين من أكبر المشكلات التي تثبط المستهلكين عن التخلي عن مستهلكي الغاز. كما تعد بتقديم بطاريات شبكية يمكنها توفير المزيد من الطاقة من مزارع الطاقة الشمسية وطاقة الرياح ، أو الأدوات الاستهلاكية التي تدوم لفترة أطول بين الشحنات.



ما هي تكلفة ستارلينك

كثافة الطاقة هي المفتاح لكهربة كل شيء ، كما يقول Berdichevsky ، و مبتكر تحت سن 35 في عام 2017.

في حالة اللياقة البدنية الجديدة التي يمكن ارتداؤها ، أتاحت المواد الجديدة للبطارية والتحسينات الأخرى لـ Whoop ومقرها بوسطن تقليص الجهاز بنسبة 33٪ مع الحفاظ على عمر البطارية لمدة خمسة أيام. أصبح المنتج الآن رقيقًا بدرجة كافية ليتم إدخاله في الملابس الذكية بالإضافة إلى ارتدائه مثل الساعة. سيطرح للبيع في 8 سبتمبر.

سيلا التي أعلنت 590 مليون دولار في التمويل في يناير ، أبرمت أيضًا شراكات لتطوير مواد البطاريات لشركات صناعة السيارات بما في ذلك BMW و Daimler. قالت الشركة إن تقنيتها يمكن أن تحزم في النهاية ما يصل إلى 40 ٪ من الطاقة في بطاريات الليثيوم أيون.

منع الحرائق

أجرى Berdichevsky مقابلة وحصل على وظيفته في Tesla قبل سنته الأخيرة في جامعة ستانفورد ، حيث كان يعمل للحصول على شهادة في الهندسة الميكانيكية. انتهى به الأمر إلى لعب دور رئيسي في معالجة خطر وجودي محتمل للشركة: حريق في أي واحدة من آلاف البطاريات المعبأة في سيارة من شأنه أن يشعل الحزمة بأكملها.

أنشأ برنامجًا لتقييم سلسلة من تصميمات حزم البطاريات بشكل منهجي. بعد مئات الاختبارات ، طورت الشركة مجموعة من ترتيبات البطاريات ، ومواد نقل الحرارة ، وقنوات التبريد التي حالت إلى حد كبير دون اندلاع الحرائق.

بعد أن أطلقت تسلا سيارة رودستر ، شعر بيرديتشيفسكي أنه يتعين عليه إما الالتزام بخمس سنوات أخرى لرؤية الشركة من خلال تطوير السيارة التالية ، الطراز S - أو اغتنام الفرصة لتجربة شيء جديد.

في النهاية ، قرر أنه يريد بناء شيء خاص به.

جين بيرديشفسكي ، الرئيس التنفيذي وأحد مؤسسي شركة سيلا.

ديفيد بول موريس / سيلا

عاد Berdichevsky إلى ستانفورد للحصول على برنامج ماجستير يدرس المواد والديناميكا الحرارية والفيزياء ، على أمل إيجاد طرق لتحسين التخزين على المستوى الأساسي. بعد التخرج ، أمضى عامًا كرائد أعمال مقيمًا في Sutter Hill Ventures ، باحثًا عن أفكار يمكن أن تشكل أساس أعماله الخاصة.

خلال ذلك الوقت ، صادف علمًا ورق تحديد طريقة لإنتاج جسيمات أساسها السيليكون لأنودات بطارية ليثيوم أيون.

لطالما اعتبر الباحثون السيليكون وسيلة واعدة لزيادة الطاقة في البطاريات ، لأن ذراته يمكن أن تترابط مع أيونات الليثيوم بالوزن أكثر بعشر مرات مما يمكن للجرافيت. هذا يعني أنها تحتوي على قدر أكبر بكثير من الجزيئات المشحونة التي تنتج التيار الكهربائي في البطارية. لكن أنودات السيليكون تميل إلى الانهيار أثناء الشحن ، لأنها تضخم لاستيعاب الأيونات التي تنتقل ذهابًا وإيابًا بين الأقطاب الكهربائية.

سلطت الورقة ، التي شارك في تأليفها الأستاذ جليب يوشن ، الأستاذ بمعهد جورجيا للتكنولوجيا ، الضوء على إمكانية تطوير مواد سيليكون صلبة ذات نواة مسامية يمكن أن تكون أكثر تقبل بسهولة وتحرر أيونات الليثيوم .

في العام التالي ، شارك Berdichevsky في تأسيس Sila مع Yushin و Alex Jacobs ، وهو مهندس سابق آخر في Tesla.

عقبات وتأخيرات

أمضت الشركة العقد التالي في تعديل أساليبها وموادها ، وعملت من خلال أكثر من 50000 تكرار للكيمياء مع زيادة قدرتها التصنيعية. في وقت مبكر ، قررت تطوير المواد التي يمكن لمصنعي بطاريات الليثيوم استبدالها ، بدلاً من اتباع المسار الأكثر تكلفة والأكثر خطورة لإنتاج بطاريات كاملة بنفسها.

ومع ذلك ، فإن سيلا ليست بعيدة كما كانت تأمل في البداية.

بعد تأمين عدة ملايين من الدولارات من قسم ARPA-E بوزارة الطاقة الأمريكية ، أخبرت الشركة في وقت ما وكالة الأبحاث أن موادها يمكن أن تكون في المنتجات بحلول عام 2017 وفي المركبات بحلول عام 2020. في عام 2018 ، عندما أعلنت شركة سيلا عن صفقتها مع BMW ، وقالت إن جزيئاتها يمكن أن تساعد في تشغيل المركبات الكهربائية الخاصة بصانع السيارات الألمانية بحلول عام 2023.

يقول Berdichevsky أن الشركة تتوقع الآن أن تكون في المركبات بحلول عام 2025. ويقول إن حل مشاكل الميل الأخير كان ببساطة أصعب مما توقعوا. تضمنت التحديات العمل مع الشركات المصنعة للبطاريات للحصول على أفضل أداء من المواد الجديدة.

وقال في رسالة بالبريد الإلكتروني كنا متفائلين بسذاجة بشأن تحديات توسيع نطاق المنتجات وطرحها في السوق.

تشير أخبار Whoop إلى أن Sila كان قادرًا على هندسة الجزيئات بطريقة توفر الأمان ودورات الحياة ومعايير أداء البطارية الأخرى المشابهة لتلك التي تم تحقيقها في المنتجات الحالية.

ولكن من الجدير بالملاحظة أن جسيمات سيلا ستوفر حوالي 25٪ فقط من السعة في أنود البطارية ، بينما توفر مواد الجرافيت القياسية الباقي.

ما هو المنزل السلبي

يقول فيزواناثان إن الاختبار الأكبر سينتقل من جزئيًا إلى استبدال الجرافيت بالكامل. يتطلب ذلك مستوى أكبر من الدقة والأداء ، والذي يصفه بالفرق بين الضرب المزدوج والجري على أرضه.

بالإضافة إلى ذلك ، كما يقول ، لا تزال الشركة تواجه تحديات كبيرة في الانتقال من الأجهزة الاستهلاكية إلى المتطلبات الأكثر صرامة للسيارات الكهربائية. تحتاج السيارات والشاحنات والحافلات إلى بطاريات كثيفة الطاقة وآمنة للغاية يتم شحنها بسرعة وتستمر للعديد من دورات الحياة ، من بين أشياء أخرى. يقول فيسواناثان إن مشكلة كيمياء البطاريات هي أن تحسين المواد والعمليات المتضمنة في معيار أداء واحد يمكن أن يأتي غالبًا على حساب الآخرين.

يقول Berdichevsky أن مواد بطارية Sila ستحل محل الجرافيت بالكامل في منتجها التجاري التالي ، والذي يقول إنه مقفل ومحمّل مع شريك لا يمكنه الإعلان عنه حتى الآن. وعلى عكس مواد البطاريات الواعدة الأخرى التي تحظى باهتمام الصحافة والمستثمرين هذه الأيام ، مثل معدن الليثيوم ، مواد السيليكون سيلا موجودة بالفعل في المنتجات.

نحن نؤمن بشدة بأن الأمل والضجيج لا يغيران العالم ، كما يقول.

يخفي

التقنيات الفعلية

فئة

غير مصنف

تكنولوجيا

التكنولوجيا الحيوية

سياسة التكنولوجيا

تغير المناخ

البشر والتكنولوجيا

وادي السيليكون

الحوسبة

مجلة Mit News

الذكاء الاصطناعي

الفراغ

المدن الذكية

بلوكشين

قصة مميزة

الملف الشخصي للخريجين

اتصال الخريجين

ميزة أخبار معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

1865

وجهة نظري

77 Mass Ave

قابل المؤلف

ملامح في الكرم

شوهد في الحرم الجامعي

خطابات الخريجين

أخبار

انتخابات 2020

فهرس With

تحت القبه

خرطوم الحريق

قصص لانهائية

مشروع تكنولوجيا الوباء

من الرئيس

غلاف القصه

معرض الصور

موصى به