“Полностью заменят литий-ионные”: как новые кремниевые батареи улучшат различные устройства

Американская компания Sionic Energy анонсировала новый аккумулятор с полностью кремниевым анодом, который обещает значительно улучшить характеристики электромобилей и других устройств.

По информации сайта IEEE Spectrum, кремний обладает способностью переносить в пять раз больше энергии, чем графит, однако его применение долгое время ограничивалось из-за сильного расширения материала при прохождении ионов.

Новый аккумулятор от Sionic Energy демонстрирует удельную энергию не менее 330 Вт·ч/кг и объемную плотность не менее 842 Вт·ч/л, сохраняя работоспособность до 1200 циклов в форматах ячеек от 4 до 10 ампер-часов. Для сравнения, наиболее эффективные батареи с высоким содержанием никеля от Tesla имеют удельную энергию в диапазоне 272–296 Вт·ч/кг и объемную плотность 716 Вт·ч/л.

Ключевым компонентом аккумулятора является кремниево-углеродный композит SCC55, разработанный компанией Group14 Technologies. Этот материал представляет собой пористую структуру, где наночастицы кремния окружены углеродным каркасом, что позволяет компенсировать расширение кремния без повреждений и избежать нежелательных реакций с электролитом. Аморфный кремний в составе композита обеспечивает более высокую стабильность и долговечность по сравнению с кристаллическими формами.

Group14 Technologies планирует открыть крупное производство в штате Вашингтон в 2025 году с мощностью 4000 тонн композита в год. Этого объема хватит для создания батарей, способных сохранить до 20 ГВт·ч энергии, чего достаточно для питания от 100 000 до 200 000 электромобилей или миллионов бытовых устройств.

Генеральный директор Sionic Energy Эд Уильямс подчеркнул, что их аккумуляторная платформа совместима с существующими литий-ионными установками, что обеспечивает минимальные затраты на адаптацию и ускоряет процесс коммерциализации. По его словам, кремниевые аноды могут начать массово использоваться в батареях через 3–5 лет, причем доля кремния в электродах может варьироваться от 30% до 100%.

Материал SCC55 уже применяется в миллионах смартфонов, включая устройства китайской компании Honor, и поставляется клиентам, занимающим 95% мирового рынка литий-ионных аккумуляторов. В 2022 году Porsche AG инвестировала 100 миллионов долларов в Group14 Technologies. Также компания заключила многолетние контракты на поставку материалов на сумму более 300 миллионов долларов с производителями электромобилей и бытовой электроники в Европе, Азии и Северной Америке.

Министерство энергетики США выбрало Group14 Technologies для финансирования их производственных мощностей в рамках программы по развитию аккумуляторной индустрии. Глава компании Рик Люббе выразил уверенность, что кремниевые батареи со временем полностью заменят литий-ионные, предоставляя уникальную возможность для глобального лидерства в этой отрасли.

Источник: IEEE Spectrum