Silikon je veoma poželjan materijal za anode baterija za EV jer poseduje više od devet puta veću gustinu energije od grafitnih anoda koje se trenutno koriste, što omogućava veću brzinu punjenja. Značajno menjajući gustinu energije baterije, silikonske anode rešavaju probleme troškova, vremena punjenja i dometa vožnje između EV i vozila sa motorom sa unutrašnjim sagorevanjem.
Proizvođači automobila su posvećeni upotrebi silikona u baterijama.
„Silikon je sjajan i nije skup“, naglašeno je u prezentaciji tokom Tesla dana baterija 2020. godine.
„Neophodno je promeniti hemiju ćelije sa grafita na silikon… veća gustina energije, manje litijuma za popločavanje, brže punjenje“ izjavio je Oliver Blume, predsedavajući izvršnog odbora, Porsche AG na događaju Volkswagen Power Day 2021. godine.
„…silikon može vezati više jona litijuma od grafita“ naveo je na Volkswagen Power Day 2021 Frank Blome, rukovodilac poslovne jedinice za baterijske ćelije i sisteme u Volkswagen Group Components.
Postoji osnovni i nerešen problem sa silikonom koji se odnosi na širenje tokom punjenja baterije kao i skupljanje tokom njenog pražnjenja, što dovodi do pucanja i gubitka kontakta između čestica silikonskog materijala.
Rezultat toga jeste da baterija sa silikonom vrlo brzo izlazi iz upotrebe. Ovaj problem onemogućava upotrebu silikona, najboljeg materijala u smislu gustine energije, u formulaciji modernih litijum-jonskih baterija.
TUBALL™ grafenske nanocevi pokrivaju površinu čestica silikona i kreiraju veze visoke provodljivosti i čvrstine između njih. Ove veze su tako guste, dugačke, provodljive i jake da čak i kada se silikonske čestice u anodi šire i materijal počne da puca, čestice ostaju povezane jedna sa drugom kroz TUBALL™ grafenske nanocevi.
Na ovaj način se sprečava prekid rada anode – značajno unapređen upotrebni vek je dovoljan da zadovolji najstrože zahteve proizvođača EV.
Kada se dodaju u silikonsku anodu, grafenske nanocevi vežu čestice silikona zajedno, čak i tokom njihovog širenja, i održavaju električne konekcije. Na ovaj način se sprečava degradacija baterije.
How do nanotubes work inside an electrode?
Electric car rEVolution: why graphene nanotubes will be inside next-gen batteries
TUBALL™ je trenutno jedini materijal koji stvara dugačke, fleksibilne, provodljive i jake mostove koji dobro vezuju čestice silikonske anode jedne za druge tokom značajnog širenja zapremine i pucanja.
Vodeći proizvođači litijum-jonskih baterija su dokazali da TUBALL™ nanocevi danas omogućavaju proizvodnju anoda koje sadrže 20% silikon oksida (SiO) i prema tome dostižu rekordne gustine energije kod baterija – do 300 Wh/kg i 800 Wh/kg. Na ovaj način se omogućava brzo punjenje. Takve ćelije baterija mogu isporučiti i do 15% veći domet od najboljih ćelija litijum-jonskih baterija na tržištu.
Rezultati tima za istraživanje i razvoj kompanije OCSiAl pokazuju da TUBALL™ omogućava maksimalno uvećanje sadržaja silikon oksida (SiO) u anodi i do 90%, što bi dovelo do gustine energije od 350 Wh/kg.
Baterije sa TUBALL™ su već u serijskoj proizvodnji kod velikog broja vodećih proizvođača litijum-jonskih baterija.
Da omogući primenu grafenskih nanocevi u baterijama, kompanija OCSiAl je razvila gotov proizvod TUBALL™ BATT koji sadrži nanocevi u odgovarajućoj disperziji u različitim tečnim nosačima koji se može lako ubaciti tokom standardnog procesa proizvodnje.
TUBALL™ BATT H2O je ultra-fina TUBALL™ disperzija u vodi za visoko-energetske silikonske anode. Kreira robusnu mrežu unutar silikonske anode i rešava ključni problem njene degradacije, omogućavajući proizvođačima litijum-jonskih baterija da koriste rekordno visoke količine silikona u formulama za svoje ćelije po prvi put i da dosegnu željene ciljeve gustine energije, kao i da omoguće kapacitete brzog punjenja.
Da poručite uzorak TUBALL™ BATT, molimo vas da kliknete na karticu proizvoda u nastavku.
Electric car rEVolution: why graphene nanotubes will be inside next-gen batteries
How do nanotubes work inside an electrode?
Kontaktirajte nas da razgovaramo o specifikacijama vašeg projekta ili da poručite uzorak
The pitch-derived soft carbon and SWCNTs provided an excellent conductivity, and the porous structure of the composite accommodated the stress produced by the Si expansion.
The all‐nanomat full cell shows exceptional improvement in battery energy density – 479 Wh/kg battery, and Si-anode capacity – 1166 mAh/g.
High thickness and specific capacity leads to areal capacities of up to 45 and 30 mAh cm−2 for anodes and cathodes, respectively. Combining optimized composite anodes and cathodes yields full cells with state-of-the-art areal capacities (29 mAh cm−2) and specific/volumetric energies (480 Wh kg−1 and 1,600 Wh l−1).
Areal capacities greater than 10 mAh/cm2 and volumetric capacities greater than 1400 mAh/cm3 can be achieved.
The use of SWCNT conductive additive enables graphite-free SiO electrodes with 74% higher volumetric energy and superior full-cell cycling compared to graphite electrodes.
The best results overall are obtained with 0.5%wt SWCNT added to the active powder, which produced 800mAh/g after 250 cycles.
