El Departamento de Energía de EE. UU. Hearts Silicon para baterías de vehículos eléctricos de próxima generación

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Ahí van de nuevo. Hace solo unos meses, el Departamento de Energía de EE. UU. Solicitó a una startup llamada Group 14 Technologies una subvención de I + D de varios millones de dólares para marcar el comienzo de una nueva generación de baterías para vehículos eléctricos de alto rendimiento, y ahora viene el Grupo 14 con otros $ 17 millones en la serie B financiación encabezada por el experto en baterías de Corea del Sur SK Materials. Si adivinó que eso significa aumentar la producción para el mercado masivo, está en lo cierto. La pregunta más importante es por qué el Departamento de Energía está decidido a apoyar a la industria de vehículos eléctricos de Estados Unidos, considerando que la política de la Casa Blanca ha tenido como objetivo apoyar a la industria petrolera de Estados Unidos. ¿Alguna conjetura?

El silicio es la salsa secreta detrás de la próxima generación de carga rápida, largo alcance y bajo costo. baterías de vehículos eléctricos (imagen cortesía de PNNL)

Tecnologías del Grupo 14: ¿Quiénes son estas personas?

Tecnologías del Grupo 14 navegó por primera vez a través del Electronia radar en julio pasado, cuando apareció en un grupo de subvenciones del Departamento de Energía destinadas a mejorar las baterías de los vehículos eléctricos que conducirán a tiempos de carga más rápidos.

La idea era utilizar silicio en lugar de grafito para exprimir la capacidad de dispositivos móviles de almacenamiento de energía, pero es más fácil decirlo que hacerlo porque el silicio es, bueno, silicio.

“En la batería de su automóvil eléctrico, cambiar un electrodo por uno de silicona podría permitir que la batería almacene 10 veces más energía. ¿Por qué no se usa silicona? Se desmorona ”, explica el Departamento de Energía.

La superpotencia del silicio es su capacidad para expandirse en presencia de litio. El problema es que el silicio lo sobrepasa y se expande en aproximadamente un 300%, lo que rompe el ánodo. Además, el silicio es demasiado delicado para soportar el proceso de fabricación convencional.

La solución es encontrar algún tipo de pegamento molecular que mantenga las cosas unidas al mismo tiempo que proporciona ese impulso en la capacidad y también mantiene bajos los costos. La solución de nanotecnología del Grupo 14 fue lo suficientemente impresionante para que la empresa ganara un premio de I + D de casi $ 4 millones para un proyecto llamado “Baterías de iones de litio de diseño racional para desplazar motores de combustión interna”.

Eso es solo para empezar. El Departamento de Energía ha puesto sus ojos en el Grupo 14 desde que la empresa se lanzó en 2016 como una escisión de la firma. EnerG2.

En septiembre, la agencia también seleccionó al Grupo 14 para un reconocimiento especial en su Energy Storage Grand Challenge, una iniciativa de descarbonización de sopa a nueces, debido al potencial de su proceso patentado para producir hasta un 50% más de densidad de energía que un litio típico. -batería de iones con grafito.

Parece que el Departamento de Energía no está dejando que la hierba crezca bajo sus pies. Como ganador del Gran Desafío, el Grupo 14 se asociará con la firma global de materiales especiales Corporación Cabot, socios adicionales de almacenamiento de energía y materiales Farasis, Silatronixy Arkema, y el Departamento de Energía Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico para comercializar su proceso patentado Scaffold Prime ™.

Más y mejores baterías para vehículos eléctricos para una economía descarbonizada

El grupo 14 tampoco deja que la hierba crezca bajo sus pies. La compañía ya ha iniciado la construcción de una nueva planta de producción y la financiación de la Serie B de $ 17 millones, que incluye al inversor que regresa Socios de riesgo de OVP junto con Materiales SK – acelerará las cosas (para que conste, Amperex Technology Limited, BASF y Showa Denko son inversores anteriores).

¿Qué rápido? ¡Muy rápido! La semana pasada, el Grupo 14 lanzó un comunicado de prensa embargado al viejo Electronia buzón de correo que indica que la compañía está aumentando la producción piloto y “planea abastecer a sus primeros clientes comerciales en electrónica de consumo en el 1T21, y más en otros mercados”.

Mmmm … Electronia se está acercando al Grupo 14 para obtener información privilegiada sobre quiénes podrían ser esos primeros clientes comerciales. Mientras tanto, si tiene alguna idea al respecto, envíenos una nota en el hilo de comentarios.

Cualquier número de fabricantes de automóviles podría estar haciendo cola para mejorar sus baterías de vehículos eléctricos, por lo que la verdadera pregunta es cuáles están posicionados para estar entre los primeros.

Baterías para vehículos eléctricos y conexión PNNL

Si se pregunta cómo se involucró el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico, las baterías de silicio para vehículos eléctricos son una de sus áreas de interés en curso.

Ya en 2010 la PNNL estaba trazando la desaparición del ánodo de grafito para baterías de vehículos eléctricos, con la ayuda de silicona. En 2014, un equipo de investigadores del PNNL creó un “esponja” de silicio fortificada con carbono para reemplazar el grafito. El pasado mes de abril, el laboratorio emitió un comunicado de prensa anunciando una nueva nanoestructura mejorada similar a una esponja, y un equipo de investigadores de PNNL trazó un “progreso espectacular” en los últimos años en una revisión de tecnología publicado el pasado mes de mayo.

Las versiones anteriores del enfoque de la “esponja de silicio” se estaban quedando cortas en el departamento de resistencia mecánica. La nueva iteración descrita en el comunicado de prensa de abril despliega nanotubos de carbono para formar microesferas de partículas de silicio. Según PNNL, la nueva fórmula muestras fuerza “extraordinaria”, así que ahí está.

Una noticia aún más interesante apareció en ese comunicado de prensa de abril. los línea de crédito incluye a los investigadores principales de PNNL, Ji-Guang (Jason) Zhang y Xiaolin Li, junto con los investigadores de PNNL Haiping Jia, Junhua Song, Xin Zhang, Langli Luo, Yang He, Binsong Li, Yun Cai, Shenyang Hu, Chongmin Wang, Kevin M. Rosso, Ran Yi y Rajankumar Patel.

También se incluye Xingchen Xiao, que es un investigador del personal del Centro de Investigación y Desarrollo de General Motors, lo que significa que GM está interesado en las baterías de silicio para vehículos eléctricos. Eso sería interesante, considerando que la compañía lanzó su tan anunciado Batería Ultium para vehículos eléctricos a principios de este año.

… Y la conexión GM

Xingchen Xiao ha estado abordando el ángulo del silicio durante varios años, y parece que todo ese trabajo duro está a punto de dar sus frutos. Tan recientemente como en 2018, fue coautor de una revisión de tecnología que señaló que “materiales de ánodo a base de silicio generalmente sufren un gran cambio de volumen durante el proceso de carga y descarga, lo que conduce a la posterior pulverización del silicio, pérdida de contacto eléctrico y reacciones secundarias continuas “.

La revisión de la tecnología hizo un balance de la I + D que involucra nanoestructuras personalizadas para baterías de EV de silicio, pero advirtió que “algunos problemas prácticos con el silicio nanoestructurado no pueden ignorarse y deben abordarse si se va a utilizar ampliamente”.

¡Ay! Bueno, solo demuestra cuánto puede suceder en un año o dos.

Todo esto es a modo de decir que el Departamento de Energía de EE. UU. Ha estado en un desgarro por descarbonización durante toda la administración * Trump, independientemente de la política de la Casa Blanca que apoye los combustibles fósiles.

Comenzó con un nuevo estudio de la red que se suponía que respaldaría la energía fósil (alerta de spoiler: no lo hizo), y todo fue cuesta abajo desde allí, al menos si eres un interesado en la energía fósil.

Además de pastorear la próxima generación de baterías para vehículos eléctricos, el Departamento de Energía ha estado prestando apoyo financiero, recursos y experiencia a toda una serie de tecnologías emergentes que están preparadas para una rápida expansión, incluida la energía eólica marina, turbinas eólicas flotantes, nuevas tecnologías de bajo costo. células solares, almacenamiento de energía de larga duración, nuestro nuevo tema favorito, el hidrógeno verde (bueno, nuevo para algunos) y el amoníaco verde, que es el nuevo mejor amigo del hidrógeno verde.

Sigueme en Gorjeo.

*Historia en desarrollo.

Imagen: “Microesferas de silicio Tienen una extraordinaria resistencia mecánica debido a la adición de nanotubos de carbono que hacen que las esferas parezcan bolas de hilo. En esta representación, la imagen de la izquierda ilustra un primer plano de una parte de una microesfera hecha de nanopartículas de silicio depositadas en nanotubos de carbono ”por Mike Perkins / Pacific Northwest National Laboratory.

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