211service.com
Startup har bättre litiumbatterier
Ett företag i Kalifornien som heter Envia Systems utvecklar ett batteri som lovar att lagra dubbelt så mycket energi som litiumjonbatterier - den typ som vanligtvis används i elbilar.
Envias katodmaterial kan användas i olika formfaktorer, inklusive traditionella cylindriska celler (bilden), såväl som den typ av celler som finns i fordon.
Envia har fått investeringar från General Motors, som kan bli en av de största köparna av litiumjonbatterier för bilar under de kommande åren tack vare en planerad serie plug-in-bilar inklusive Chevy Volt. Biltillverkarens riskkapitalarm, GM Ventures, tillkännagav en investering på 7 miljoner dollar i uppstarten förra månaden.
Envia säger att dess batterier kan sänka kostnaderna för plug-in-fordon genom att minska behovet av dyra metaller och genom att minska antalet celler som behövs för att lagra en given mängd energi i ett fordons batteripaket. I nuvarande batterier finns en obalans mellan de två elektroderna: anoderna är utrustade för att ta emot mycket mer laddning än vad katoder kan ge. Envias batterier använder en katod som är rik på mangan, vilket gör att den kan hålla mer laddning.
Elton Cairns , en professor i kemiteknik vid University of California, Berkeley, säger att en manganbaserad katod verkligen borde bidra till att minska batterikostnaderna. De flesta andra oxidceller har kobolt i sig, vilket är dyrt, säger han. Det finns dock redan några batterier så lite eller ingen kobolt.
Envias recept involverar högkapacitets, manganrika katoder med en skiktad skiktad kompositstruktur (gjord med två olika skiktade komponenter) baserad på teknologi licensierad från Argonne National Laboratory.
Enligt GM Ventures president Jon Lauckner har GM, Envia och andra företag licensierat olika patent från en familj av immateriella rättigheter relaterade till manganrik skiktad komposit-katodteknologi.
Den nuvarande versionen av GM:s Volt använder litiumjonbatterier gjorda med litium-mangan-spinellkatoder (spinel hänvisar till det tredimensionella arrangemanget av atomer i materialet). Katodmaterialet har aktiva komponenter, genom vilka litiumjoner rör sig när batteriet laddas eller laddas ur, och inaktiva, som hjälper till att stabilisera det aktiva materialet och förlänga batteriets livslängd - en viktig egenskap i elbilsbatterier.
Envias katod använder relativt billiga material. Även om kostnaden är på samma nivå som vad celltillverkare använder idag, säger Lauckner, kan materialet leverera en tredjedel förbättring av energitätheten på cellnivå jämfört med vad som finns på marknaden idag. Denna siffra är baserad på data från en prototyp som Envia designat för en specifik GM-fordonsapplikation.
Envia har också börjat arbeta med fler anoder med högre energitäthet, med en 4 miljoner dollar i bidrag från U.S. Department of Energy's Advanced Research Projects Agency-Energy. Förra året, i samarbete med Argonne, satte Envia för sig att utveckla kisel-kol nanokompositanoder med idén att integrera dem med högkapacitetskatoder och utarbeta processer för att skala upp produktionen till höga volymer.
Under de kommande tre åren hoppas Envia kunna utveckla ett batteri för helelektriska fordon. Vi kommer att pressa energitätheten så högt vi kan genom att justera variabler som beläggningar, porositet och materialets sammansättning, säger Envias medgrundare och affärsutvecklingschef Michael Sinkula. Envia tilldelades ett kontrakt på 3,65 miljoner dollar i december av United States Advanced Battery Consortium (en koalition mellan Chrysler, Ford och General Motors) för att ta detta initiativ.
I slutändan är Envias mål att bygga ett batteri som har en kapacitet på mer än 400 wattimmar per kilogram - tre gånger så stor som nuvarande fordonsbatterier, enligt Sinkula. För närvarande, säger han, visar Envias bästa labbresultat över 300 wattimmar per kilogram. Men Sinkula tror att med ett nytt anodmaterial för att matcha potentialen hos företagets katod, kommer det högre målet att uppnås.
Om de där 300 är verkliga, säger Cairns, skulle det vara en betydande förbättring. Men han säger att denna prestanda måste demonstreras och verifieras av en tredje part. Även efter oberoende verifiering kommer ett stort frågetecken att hänga över Envias löfte att leverera ett bättre batteri tills det börjar veva ut celler i större volymer. Cairns säger att tills du har en viss nivå av industriell produktion – många tusen celler om året – har du inte riktigt en chans att testa under de olika förhållandena, såsom höga och låga temperaturer och snabbladdning, att en kommersiell produkt kommer att behöva stå emot.