▲鋰離子攜帶元素形成斑塊
近日，位于美國俄勒岡州波特蘭市的一家名為XNRGI的公司表示他們有了一種更容易的動力電池制造方案，新的動力電池Powerchip具有更高的能量密度和更快的充電時間。
這款電池可以減少動力電池燃燒爆炸的概率，能夠將動力電池的使用壽命提升三至五倍。15分鐘內就可以將電池沖到80%，這款電池可以將電動汽車的續航里程增加280%。
一、Powerchip電池可以提升電動汽車的續航里程
Powerchip電池使用硅晶片，該晶片的多孔性質使電池的總表面積增加70倍，每個孔與其鄰近的孔都有物理分離，這有助于消除內部短路并能延長電池的使用壽命。
“每個小孔都是一塊非常小電池，其中一個小電池壞了之后不會影響其他的電池，這樣可以防止過熱和爆炸。” XNRGI首席執行官Chris D’Couto介紹。
多孔硅晶使Powerchip電池正極的表面積比鋰離子電池多70倍，而且全部使用的是純鋰金屬。更多的表面積將會有更多的能量密度，Powerchip電池正極的能量密度約為現有鋰離子電池正極的10倍。
之前的動力電池經歷反復的充放電之后，它的正極表面上會形成化學物質。這種看起來像鐘乳石的物質被稱為“樹枝晶”，樹枝晶會穿破正極和負極之間的物理隔板，導致電池短路，因而充電電池會隨著時間的推移而退化。
鋰離子還攜帶其他元素，這些元素在電池的正極和負極之間的隔板上形成斑塊堵塞電池并降低性能。硅晶體表面上加上非導電涂層可以抵抗樹枝晶的形成延長電池壽命，鋰離子攜帶的元素也不會黏在表層，不易形成樹枝晶或者斑塊。
D’Couto認為XNRGI Powerchip電池的使用壽命將比今天的鋰離子電池提高三到五倍。
Powerchip電池表面積大于傳統鋰電池，可以更快的放電和充電，能提升電動汽車的動力，也更方便使用快充。
據D’Couto，Powerchip電池正極可以在15分鐘內沖到80%，電動車充電最常見的從10%到90%的充電模式也可以在15分鐘內完成。除了快充之外，Powerchip電池的可以使電動汽車的續航里程增加280%，當前400公里續航的電動汽車改用了這款動力電池后續航里程將達到1127公里。
Powerchip電池會比現在的動力電池更輕，汽車制造商可以制造更輕更高效的電動汽車，也可以在電動車內放入更多的電池，在保證汽車重量的同時實現更長的續航里程。
二、硅晶片電池比鋰離子電池成本更低
Powerchip電池與傳統鋰離子電池的構成不同，傳統的鋰離子電池是在二維導體上使用石墨漿，Powerchip電池則是在三維多孔硅晶片中使用鋰金屬。
▲硅晶體
XNRGI首席執行官Chris D’Couto說到：“我們采用硅晶片用于電池制造，把半導體行業的東西運用到動力電池制造上，硅晶片可以輕易買到，所以我們并沒有在這方面投入資金去研發。”
Powerchip電池是用過時且厚的硅晶片制成，這種硅晶片在全世界都有量產并且售價不高。
成熟的半導體工藝是使用硅晶片制造動力電池的優勢，Powerchip電池使用穿孔硅晶片，12英寸(約合30厘米)的硅晶片上有1.6億多個微孔，晶片的一側涂有非導電涂層，另一側涂上導電金屬承載電流。
XNRGI首席執行官Chris D’Couto表示：“金屬涂層和絕緣涂層技術來自芯片行業，我們在流程方面也沒有發明東西。”
Powerchip電池的硅晶片技術在電池的正極一側，電池充滿電的時候正極就像一桶電子，電池放電的時候電子通過電路流到負極。充電的時候，正極再次被注滿。
▲硅晶體
有研究機構認為硅制造的電池在充電時會膨脹，長期來看也會減低電池的安全性。XNRGI公司表示，他們的技術讓每個微電池在電極之間都有足夠的空間，同時可以自行保持足夠低的電荷防止電池膨脹的發生。
XNRGI公司表示目前已經研發相關專利技術15年之久，擁有大量與Powerchip電池技術直接相關的專利，他們還申請了很多別的專利，該公司還獲得了美國能源部的研究資助。擁有充足的資金和專利保護，XNRGI將引發動力電池革命。
目前，XNRGI正在與各類使用電池的公司合作，這些公司包括小型消費電子產品公司、汽車制造商、電網級公用事業公司。該公司計劃在未來兩到五年內完成產品的推廣和許可協議。
“我們預計在2020年將Powerchip電池用于摩托車、踏板車、無人機和機器人等移動產品，到2022年或者2023年將Powerchip電池用于電動汽車做試驗，2024年大規模用于電動汽車。” D’Couto預測。
世界各地的科學家正在研究更好的電池技術，未來快充、遠程充電等技術將會改變電動汽車行業。
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