211service.com
Startup kan prale af bedre lithium-batterier
Et californisk firma kaldet Envia Systems er ved at udvikle et batteri, der lover at lagre dobbelt så meget energi som lithium-ion-batterier - den slags, der typisk bruges i elbiler.
Envias katodemateriale kan bruges i forskellige formfaktorer, herunder traditionelle cylindriske celler (billedet), såvel som den type celler, der findes i køretøjer.
Envia har modtaget investeringer fra General Motors, som kan blive en af de største købere af lithium-ion-batterier til biler i de kommende år takket være en planlagt serie af plug-in-biler, herunder Chevy Volt. Bilproducentens venturekapitalarm, GM Ventures, annoncerede en investering på 7 millioner dollars i opstarten i sidste måned.
Envia siger, at deres batterier kan sænke omkostningerne ved plug-in-køretøjer ved at reducere behovet for dyre metaller og ved at reducere antallet af celler, der er nødvendige for at lagre en given mængde energi i et køretøjs batteripakke. I nuværende batterier er der en ubalance mellem de to elektroder: anoderne er udstyret til at acceptere langt mere ladning, end katoder er i stand til at levere. Envias batterier bruger en katode, der er rig på mangan, som gør det muligt at holde mere ladning.
Elton Cairns , en professor i kemiteknik ved University of California, Berkeley, siger, at en manganbaseret katode faktisk burde hjælpe med at reducere batteriomkostningerne. De fleste andre oxidceller har kobolt i sig, hvilket er dyrt, siger han. Der er dog allerede nogle batterier, så lidt eller ingen kobolt.
Envias opskrift involverer højkapacitets, manganrige katoder med en lagdelt kompositstruktur (lavet med to forskellige lagdelte komponenter) baseret på teknologi licenseret fra Argonne National Laboratory.
Ifølge GM Ventures præsident Jon Lauckner, har GM, Envia og andre virksomheder licenseret forskellige patenter fra én familie af intellektuel ejendom relateret til mangan-rig lag-lag komposit-katode teknologi.
Den nuværende version af GM's Volt bruger lithium-ion-batterier lavet med lithium-mangan spinel-katoder (spinel refererer til det tredimensionelle arrangement af atomer i materialet). Katodematerialet har aktive komponenter, som lithiumioner bevæger sig igennem, når batteriet oplades eller aflades, og inaktive, som hjælper med at stabilisere det aktive materiale og forlænge batteriets levetid - en vital kvalitet i elbilbatterier.
Envias katode bruger relativt billige materialer. Selvom omkostningerne er i samme boldgade som det, celleproducenter bruger i dag, siger Lauckner, kan materialet levere en tredjedel forbedring i energitæthed på celleniveau sammenlignet med, hvad der er på markedet i dag. Dette tal er baseret på data fra en prototype, som Envia har designet til en specifik GM-bilanvendelse.
Envia er også begyndt at arbejde på flere anoder med højere energitæthed, med en 4 millioner dollars tilskud fra U.S. Department of Energy's Advanced Research Projects Agency-Energy. Sidste år, i samarbejde med Argonne, satte Envia sig for at udvikle silicium-carbon nanokompositanoder med ideen om at integrere dem med højkapacitetskatoder og udtænke processer til at opskalere produktionen til store mængder.
I løbet af de næste tre år håber Envia at udvikle et batteri til helt elektriske køretøjer. Vi vil skubbe energitætheden så højt, som vi kan, ved at justere variabler som belægninger, porøsitet og sammensætning af materialet, siger Envias medstifter og forretningsudviklingschef Michael Sinkula. Envia blev tildelt en kontrakt på $3,65 millioner i december af United States Advanced Battery Consortium (en koalition mellem Chrysler, Ford og General Motors) for at påtage sig dette initiativ.
I sidste ende er Envias mål at bygge et batteri, der har en kapacitet på mere end 400 watt-timer pr. kilogram - det tredobbelte af nuværende bilbatterier, ifølge Sinkula. I øjeblikket, siger han, viser Envias bedste laboratorieresultater over 300 watt-timer pr. kilogram. Men Sinkula mener, at med et nyt anodemateriale, der matcher potentialet i virksomhedens katode, vil det højere mål blive nået.
Hvis de 300 er ægte, siger Cairns, ville det være en væsentlig forbedring. Men han siger, at denne præstation skal demonstreres og verificeres af en tredjepart. Selv efter uafhængig verifikation vil et stort spørgsmålstegn hænge over Envias løfte om at levere et bedre batteri, indtil det begynder at skrue celler ud i større mængder. Cairns siger, at indtil du har et eller andet niveau af industriel produktion - mange tusinde celler om året - har du ikke rigtig en chance for at teste under de forskellige forhold, såsom høje og lave temperaturer og hurtig opladning, at et kommercielt produkt bliver nødt til at modstå.