Akumulatory Li-Ion z krzemową anodą przekroczyły magiczną barierę 500 Wh/kg

Kalifornijska firma Amprius prezentuje nową wersję swoich baterii litowych, które osiągnęły magiczną granicę 500 Wh/kg. Tak ekstremalnie wysoka gęstość energii była możliwa m.in. dzięki zastosowaniu anody krzemowej.

Firma Amprius z siedzibą w kalifornijskim Fremont ogłosiła wprowadzenie nowej wersji swoich baterii krzemowych. Nowa generacja baterii posiada anodę krzemową, co umożliwia osiągnięcie znacznie wyższej gęstości energii w porównaniu do obecnie stosowanych rozwiązań. Większość obecnie dostępnych baterii litowo-jonowych ma gęstość energii około 160-300 Wh/kg, w zależności od mieszanki, a samochody elektryczne NIO o gęstości 360 Wh/kg powinny trafić na rynek dopiero w najbliższych miesiącach. Jeśli chodzi o gęstości objętościowe, najlepsze dostępne obecnie ogniwa mają gęstość około 700-800 Wh/l, chociaż pojawiły się już prototypy o gęstości około 1000 Wh/l. Amprius postawił sobie jednak znacznie wyższy cel - jego nowa generacja ogniw ma osiągnąć ponad 500 Wh/kg i 1300 Wh/l.

Amerykańska firma Amprius zaprezentowała ogniwa z krzemową anodą, co pozwoliło uzyskać gęstość energii na niesamowitym poziomie 500 Wh/kg. Ogniwa zostały przetestowane przez wojsko, które już interesuje się nową technologią.

Choć tak wysoka gęstość energii wydawała się obecnie niemożliwa do osiągnięcia, to cel najwyraźniej został osiągnięty. Baterie krzemowe firmy Amprius zostały niezależnie przetestowane w laboratoriach Mobile Power Solution, gdzie osiągnęły wynik 504 Wh/kg i 1321 Wh/l w temperaturze 25°C. Oczywiście, testowanie prototypów to jedno, a wdrożenie na szeroką skalę to drugie. Jednak warto zauważyć, że firma już dostarcza podobne ogniwa do rozmieszczenia w stratosferze, które mają gęstość 450 Wh/kg i 1150 Wh/l w temperaturze 23°C. Są one zoptymalizowane pod kątem szerokiego zakresu temperatur pracy od -30°C do +55°C i mogą być ładowane nawet do 80% pojemności w mniej niż 6 minut. Nowa generacja baterii krzemowych firmy Amprius zwiększa te ponadprzeciętne gęstości o kolejne 12-15%. Warto pamiętać, że choć opracowywano je z myślą o kosmosie, ich zastosowanie na Ziemi w samochodach elektrycznych również wygląda obiecująco.

Jeśli weźmiemy pod uwagę akumulator o pojemności 100 kWh, mógłby on ważyć nieco poniżej 200 kg w ogniwach i mieć pojemność ponad 75 litrów. Cały akumulator, wraz z pakietem, sterowaniem, chłodzeniem i innymi elementami, byłby nieco cięższy i większy, ale samochody elektryczne mogłyby być już podobnej wagi, a nawet lżejsze niż samochody z silnikami spalinowymi. Prototypy ogniw o mocy 500 Wh/kg mają trafić do wybranych klientów jeszcze w tym roku.

Ogniwa o pojemności 390 Wh/kg zostały niedawno poddane testom zgodnym z wojskową specyfikacją MIL-PRF-32383 (sekcja 4.7.4.4) i wytrzymały przebicie gwoździem przy niewielkim wzroście temperatury wewnętrznej. Armia USA już zamówiła 30 akumulatorów z tymi ogniwami, a przyszli klienci to Advanced Battery Consortium, którego inwestorami są firmy samochodowe Ford, GM i Stellantis. Firma ma za zadanie opracować tanie ogniwa do samochodów elektrycznych. Ponadto, firma ma kontrakt z FLIR na baterie do dronów, a BAE ma kontrakt na opracowanie akumulatorów do samolotów elektrycznych. Planowana jest budowa nowej fabryki w Brighton w Kolorado, która w pierwszej fazie będzie miała zdolność produkcyjną na poziomie 5 GWh, a później powinna wzrosnąć do 10 GWh rocznie.