Mașinile electrice vor rivaliza la autonomie cu mașinile clasice: cât mai avem de așteptat, ce s-a schimbat

Anozii bateriei pe bază de siliciu mai ușori, mai denși de energie ar putea ajuta la creșterea considerabilă a gamei de vehicule electrice.

După 12 ani de dezvoltare, o nouă categorie de tehnologie a bateriilor de creștere a autonomiei trece în producția de masă pentru vehicule electrice.

Sila, o companie de materiale pentru baterii din Silicon Valley, cu o finanțare de peste 930 de milioane de dolari, spune că a finalizat un proces de producție în masă pentru primii anozi pe bază de siliciu.

Compania își numește noul material „Titan Silicon”, a declarat directorul general Gene Berdichevsky într-un interviu și se află în etapele ulterioare de calificare cu producătorii de automobile înainte ca o nouă fabrică să înceapă producția la sfârșitul anului viitor.

Sila spune că anozii Titan vor crește imediat autonomia maximă a vehiculelor cu 20 la sută.

Mulți producători interesați de tehnologie

Primul său client este Mercedes, care va folosi anozi Titan în SUV-ul său cu rază lungă de acțiune EQG, versiunea electrică a Clasei G a constructorului de automobile, începând cu începutul anului 2025.

Un model concept a fost văzut testând în Arctic înainte de debutul off-roader-ului anul viitor.

Berdichevsky spune că Sila va putea produce suficient material pentru până la 200.000 de vehicule electrice pe an până în 2026 – și suficient pentru un milion de vehicule pe an până în 2028.

„Suntem pregătiți să luăm mai mulți producători de automobile acum”, a spus Berdichevsky. „Există trei lucruri la care le pasă clienților și este gamă, gamă și gamă. Suntem aici și suntem pregătiți pentru asta.”

Sila nu este singura companie aflată în cursa pentru drepturile de lăudare cu anod de siliciu. Tesla, ale cărei vehicule cu rază lungă de acțiune reprezintă jumătate din vânzările de vehicule electrice din SUA, vorbește public despre dezvoltarea propriului anod de siliciu cel puțin din 2020.

În Seattle, Group14 Technologies a obținut 650 de milioane de dolari și un acord de furnizare cu Porsche, în timp ce OneD Battery Sciences cu sediul în Palo Alto, California, lucrează cu General Motors. Nu este clar cine va fi primul care va extinde tehnologia.

O nouă chimie

De când bateriile cu ioni de litiu au fost inventate în anii 1980, anozii au fost fabricați din grafit, care este extras sau procesat aproape în întregime în China.

Anodul bateriei servește drept rezervor pentru ionii de litiu. Când bateria este încărcată, ionii umplu spațiile dintre straturile de grafit. Când bateria este descărcată, ionii curg spre cealaltă parte a bateriei, numită catod. Cele mai recente progrese în chimia bateriilor au fost realizate pe partea catodului.

Grafitul funcționează bine ca material anodic, dar vine cu greutate și volum suplimentar care nu servesc la nimic. Unii producători de automobile, inclusiv Tesla, au presărat deja cantități mici de siliciu ușor, care ajută la încărcarea mai rapidă a bateriei identice și la stocarea mai multă energie.

Dar problema cu siliciul – și este una mare – este că se extinde de trei ori în dimensiune pe măsură ce bateria se umple cu ioni de litiu. Chiar și la concentrații scăzute de siliciu, umflarea poate degrada rapid bateria. Acum bateriile de ultimă generație folosesc aproximativ 5% siliciu în amestec.

Trucul de a face baterii cu mai mult conținut de siliciu este să descoperi cum să previi expansiunea prin încapsularea particulelor de siliciu într-un fel de structură de legare.
Soluția lui Sila este o schelă asemănătoare brânzei elvețiene care înconjoară particulele de siliciu și îi permite să se extindă în porii structurii fără a deteriora învelișul exterior.

Capsulele mici ale Sila limitează expansiunea la doar 6%, potrivit companiei, care este similar cu grafitul.

După 1.100 de cicluri de încărcare – echivalentul a peste 300.000 de mile de condus – bateria păstrează 80% din capacitatea sa de pornire. Acest lucru este, de asemenea, la egalitate cu bateriile cu grafit.

În primii câțiva ani de accelerare a producției, Titan va fi vândut la un preț premium, pentru a fi utilizat în vehicule high-end cu rază lungă.

Odată ce anozii pe bază de siliciu ajung la producția completă, Berdichevsky spune că vor costa mult mai puțin de fabricat decât grafitul și se așteaptă ca aceștia să devină rapid norma în industrie.

70.000 de variante

Sila, fondată în 2011, a încercat peste 70.000 de variante ale formulei sale înainte de a ateriza pe Titan, despre care Berdichevsky spune că poate fi folosită pentru anozi 100% din siliciu și unele dintre cele mai dense baterii de energie produse vreodată. Clienții producătorilor de automobile pot alege cantitatea de siliciu pe care să o folosească în bateriile lor, în funcție de obiectivele lor pentru autonomie și cost.

Berdichevsky nu a specificat concentrațiile de siliciu pe care Mercedes le folosește în vehiculele de testare pentru viitorul său EQG, dar producătorul auto a declarat anul trecut că SUV-ul va avea o densitate de energie de 800 de wați-oră pe litru de baterie.

Aceasta ar oferi aproape de două ori mai multă autonomie pe care o obțineau bateriile de aceeași dimensiune în 2020, conform celor mai recente date de la U.S. Energy Information Administration.

Industria se mișcă rapid. Sila și Group14 au primit fiecare 100 de milioane de dolari în octombrie de către Departamentul de Energie al SUA pentru a accelera construirea fabricilor lor.

Tesla a declarat în 2020 că lucrează la anozi de siliciu pentru noul său format de baterie 4680, iar documentele de reglementare pentru acel an arată că a achiziționat SiILion, un furnizor de baterii din Colorado.

se lucrează la anozi de siliciu cu concentrație mare. Nu este clar unde se află progresul Tesla.

Ar trebui să existe o cerere suficientă pentru o varietate de abordări. Odată ce este atinsă paritatea costurilor cu grafitul, Berdichevsky spune că adoptarea anozilor de siliciu va fi limitată doar de cât de repede pot fi produși.

Până în 2030, Berdichevsky se așteaptă ca o treime din vehiculele electrice din lume să vină cu anozi pe bază de siliciu. Până în 2035, spune el, toți o vor face.