美國電池公司用硅晶片制作電池 續(xù)航提升280％

近日，位于美國俄勒岡州波特蘭市的一家名為XNRGI的公司表示他們有了一種更容易的動力電池制造方案，新的動力電池Powerchip具有更高的能量密度和更快的充電時間。

這款電池可以減少動力電池燃燒爆炸的概率，能夠?qū)恿﹄姵氐氖褂脡勖嵘廖灞丁?5分鐘內(nèi)就可以將電池沖到80%，這款電池可以將電動汽車的續(xù)航里程增加280%。

一、Powerchip電池可以提升電動汽車的續(xù)航里程

Powerchip電池使用硅晶片，該晶片的多孔性質(zhì)使電池的總表面積增加70倍，每個孔與其鄰近的孔都有物理分離，這有助于消除內(nèi)部短路并能延長電池的使用壽命。

“每個小孔都是一塊非常小電池，其中一個小電池壞了之后不會影響其他的電池，這樣可以防止過熱和爆炸?！?XNRGI首席執(zhí)行官Chris D’Couto介紹。

多孔硅晶使Powerchip電池正極的表面積比鋰離子電池多70倍，而且全部使用的是純鋰金屬。更多的表面積將會有更多的能量密度，Powerchip電池正極的能量密度約為現(xiàn)有鋰離子電池正極的10倍。

之前的動力電池經(jīng)歷反復(fù)的充放電之后，它的正極表面上會形成化學(xué)物質(zhì)。這種看起來像鐘乳石的物質(zhì)被稱為“樹枝晶”，樹枝晶會穿破正極和負(fù)極之間的物理隔板，導(dǎo)致電池短路，因而充電電池會隨著時間的推移而退化。

▲鋰離子攜帶元素形成斑塊

鋰離子還攜帶其他元素，這些元素在電池的正極和負(fù)極之間的隔板上形成斑塊堵塞電池并降低性能。硅晶體表面上加上非導(dǎo)電涂層可以抵抗樹枝晶的形成延長電池壽命，鋰離子攜帶的元素也不會黏在表層，不易形成樹枝晶或者斑塊。

D’Couto認(rèn)為XNRGI Powerchip電池的使用壽命將比今天的鋰離子電池提高三到五倍。

Powerchip電池表面積大于傳統(tǒng)鋰電池，可以更快的放電和充電，能提升電動汽車的動力，也更方便使用快充。

據(jù)D’Couto，Powerchip電池正極可以在15分鐘內(nèi)沖到80%，電動車充電最常見的從10%到90%的充電模式也可以在15分鐘內(nèi)完成。除了快充之外，Powerchip電池的可以使電動汽車的續(xù)航里程增加280%，當(dāng)前400公里續(xù)航的電動汽車改用了這款動力電池后續(xù)航里程將達(dá)到1127公里。

Powerchip電池會比現(xiàn)在的動力電池更輕，汽車制造商可以制造更輕更高效的電動汽車，也可以在電動車內(nèi)放入更多的電池，在保證汽車重量的同時實現(xiàn)更長的續(xù)航里程。

二、硅晶片電池比鋰離子電池成本更低

Powerchip電池與傳統(tǒng)鋰離子電池的構(gòu)成不同，傳統(tǒng)的鋰離子電池是在二維導(dǎo)體上使用石墨漿，Powerchip電池則是在三維多孔硅晶片中使用鋰金屬。

▲硅晶體

XNRGI首席執(zhí)行官Chris D’Couto說到：“我們采用硅晶片用于電池制造，把半導(dǎo)體行業(yè)的東西運用到動力電池制造上，硅晶片可以輕易買到，所以我們并沒有在這方面投入資金去研發(fā)。”

Powerchip電池是用過時且厚的硅晶片制成，這種硅晶片在全世界都有量產(chǎn)并且售價不高。

成熟的半導(dǎo)體工藝是使用硅晶片制造動力電池的優(yōu)勢，Powerchip電池使用穿孔硅晶片，12英寸（約合30厘米）的硅晶片上有1.6億多個微孔，晶片的一側(cè)涂有非導(dǎo)電涂層，另一側(cè)涂上導(dǎo)電金屬承載電流。

XNRGI首席執(zhí)行官Chris D’Couto表示：“金屬涂層和絕緣涂層技術(shù)來自芯片行業(yè)，我們在流程方面也沒有發(fā)明東西。”

Powerchip電池的硅晶片技術(shù)在電池的正極一側(cè)，電池充滿電的時候正極就像一桶電子，電池放電的時候電子通過電路流到負(fù)極。充電的時候，正極再次被注滿。

▲硅晶體

有研究機(jī)構(gòu)認(rèn)為硅制造的電池在充電時會膨脹，長期來看也會減低電池的安全性。XNRGI公司表示，他們的技術(shù)讓每個微電池在電極之間都有足夠的空間，同時可以自行保持足夠低的電荷防止電池膨脹的發(fā)生。

XNRGI公司表示目前已經(jīng)研發(fā)相關(guān)專利技術(shù)15年之久，擁有大量與Powerchip電池技術(shù)直接相關(guān)的專利，他們還申請了很多別的專利，該公司還獲得了美國能源部的研究資助。擁有充足的資金和專利保護(hù)，XNRGI將引發(fā)動力電池革命。

目前，XNRGI正在與各類使用電池的公司合作，這些公司包括小型消費電子產(chǎn)品公司、汽車制造商、電網(wǎng)級公用事業(yè)公司。該公司計劃在未來兩到五年內(nèi)完成產(chǎn)品的推廣和許可協(xié)議。

“我們預(yù)計在2020年將Powerchip電池用于摩托車、踏板車、無人機(jī)和機(jī)器人等移動產(chǎn)品，到2022年或者2023年將Powerchip電池用于電動汽車做試驗，2024年大規(guī)模用于電動汽車。” D’Couto預(yù)測。

世界各地的科學(xué)家正在研究更好的電池技術(shù)，未來快充、遠(yuǎn)程充電等技術(shù)將會改變電動汽車行業(yè)。