Las patentes de 15, las solicitudes de 13 y las solicitudes de patentes de 6 se han extendido durante los años de 15 para que Intel, Motorola, Energizer, la Armada de los Estados Unidos y el Departamento de Energía / Laboratorio Nacional de Argonne inviertan más de 80 millones de dólares. Estados desarrollados. Entre otras cosas, fluyeron subvenciones del Departamento de Prefabricación y Sistemas Novellus. Las tecnologías XNRGI permiten una producción en masa escalable al menor costo en la industria, utilizando la oblea de semiconductores y la fabricación por contrato perfeccionada en los últimos años 20 en Silicon Valley. Esta combinación de tecnologías originales y técnicas de fabricación probadas le da a XNRGI una escala de fabricación incomparable y un bajo costo con una inversión mínima.
Una nueva arquitectura para poder almacenable
Das Problem
La densidad de energía en las baterías es el principal cuello de botella para la proliferación mundial de vehículos eléctricos y energías renovables (como la energía solar y eólica). Las baterías actuales tienen una vida corta, son demasiado caras, demasiado grandes y pesadas, por lo que limitan una variedad de aplicaciones. Las baterías a menudo requieren equipos de fabricación especializados para una variedad de aplicaciones, lo que limita la capacidad de escalar de manera rentable la producción y generar suficiente energía para satisfacer la necesidad global de energía almacenada.
La capacidad de producción anual mundial de tecnología de baterías es actualmente de 150 gigavatios. Según el IPCC (Panel Intergubernamental de Control del Clima), la demanda global de energías renovables solo para la World Wide Web ascenderá a 2050 teravatios para 42. Además, se requieren varios teravatios para el transporte y electrificación de otros países emergentes. Y esa cantidad de energía no saldrá de la red porque, según Lawrence Livermore Labs, el 68% de toda la energía puesta en la red de EE. UU. Se "desperdicia" a través de resistencia, transmisión, transmisión y restricción (energía que se rechaza). si no se puede utilizar o almacenar ya que la red eléctrica no es una batería).
Claramente, existe una abrumadora necesidad de encontrar una arquitectura de fabricación de baterías escalable y rentable que se adapte a las mejoras en densidad, tamaño, peso y forma para cada aplicación, incluidos el transporte, las redes, la electrónica de consumo e Internet. Además, esta arquitectura debería facilitar la producción en masa de baterías que sea segura, sintonizable y asequible.
Una aplicación de este tipo podría permitir a las energías renovables hacer frente al crecimiento global exponencial de la energía almacenada.
La solución
XNRGI con su nueva arquitectura de energía almacenada es la solución. Es la única tecnología que puede escalar la producción de baterías a la capacidad de teravatios utilizando la infraestructura de fabricación de baterías existente. Todas las demás tecnologías de batería requieren niveles extremadamente altos de inversión y varios años para desarrollar las capacidades que XNRGI ya tiene hoy. Con XNRGI, la producción de baterías puede escalarse inmediatamente al nivel de costo necesario para satisfacer la demanda del mercado emergente y, en última instancia, reemplazar la energía de los combustibles fósiles.
"Con el advenimiento del almacenamiento de baterías barato, es cada vez más posible refinar el suministro de energía eólica y solar, de modo que estas tecnologías pueden ayudar a satisfacer la demanda incluso cuando el viento no sopla y el sol no brilla. El resultado será energía renovable, que está reemplazando cada vez más el mercado existente de carbón, gas y energía nuclear. "Bloomberg NEO 2018 ″
XNRGI: una nueva arquitectura de batería
XNRGI, recientemente financiado por el Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) para la prefabricación del X-PowerChip ™, ha desarrollado una batería de metal de litio recargable, innovadora y de alta capacidad (que utiliza una estructura de silicio poroso 3D como sustrato del electrodo) que se puede fabricar con un modelo económico de fundición de semiconductores por contrato para reducir los costos de inversión en un 95% (en comparación con las fábricas de baterías tradicionales, cuya construcción lleva miles de millones y varios años). Más importante aún, la fabricación de semiconductores de la batería XNRGI permite que la tecnología mejore de la misma manera que las mejoras de los semiconductores (es decir, la Ley de Moore) a medida que la tecnología de iones de litio se acerca a su limitado potencial de mejora.
La plataforma de tecnología XNRGI se basa en la plataforma de fabricación más versátil que la industria de las baterías ha visto en su larga historia. Ha abordado numerosas desventajas de la antigua tecnología de baterías convencionales que ha afectado a la industria de las baterías durante los últimos 30 años. El ánodo de metal de litio de XNRGI tiene diez veces la densidad de energía de un ánodo de iones de litio estándar. Combinado con los poros 3D de XNRGI, que aumentan 70 veces la superficie activa de la batería, el rendimiento mejora enormemente. Al mismo tiempo, los poros 3D de XNRGI crean una arquitectura fresca y segura para cualquier química de la batería, esencialmente eliminando las preocupaciones sobre el sobrecalentamiento y el fuego que afectaban a otras baterías de iones de litio. El diseño de la batería XNRGI es químicamente agnóstico en el sentido de que no limita el uso de casi ningún material de cátodo, incluidos los materiales de cátodo LCO, NMC, NCA o LFP más comunes. Las principales ventajas de este método son: Alta densidad de energía - batería de metal de litio con (> 1600 Wh / L) 400 Wh / kg y aire de metal de litio con (4400 Wh / L) 680 Wh / kg, con altas corrientes que un permiten una carga y descarga rápidas, una larga vida útil basada en la eliminación de la formación de dendrita de litio, una seguridad muy mejorada y una producción en serie económica. La arquitectura 3D de XNRGI proporciona un entorno seguro para los productos químicos que se utilizarán en grandes cantidades para futuras innovaciones con alta densidad de energía y que se pueden almacenar de forma segura.
Hoja de ruta del producto para rendimiento / precio
XNRGI ha producido 1000 Work Samples (10 billon microbatteries) para una amplia gama de clientes y ha demostrado que es capaz de producir baterías independientemente de la aplicación o escala a un precio inferior a 150 USD / kWh.
Ventajas tecnológicas:
XNRGI cree que su arquitectura de silicio ofrece varios beneficios en términos de rendimiento, costo, capacidad de fabricación y capacidad de expansión de la tecnología, incluida la optimización del empaque, la seguridad, el rendimiento y la densidad de energía. Una aplicación para varios tamaños diferentes, desde microbaterías hasta baterías grandes (para instalación en vehículos eléctricos y en almacenamiento de energía magnética superconductora (SMES)). XNRGI también ofrece la posibilidad de realizar mejoras en la batería cada 18 a 24 meses; A diferencia de las arquitecturas de baterías convencionales, es posible realizar mejoras continuas.
XNRGI es la ÚNICA plataforma de arquitectura flexible que permite la producción en masa de baterías de alto rendimiento y bajo costo que permite el despliegue en masa de vehículos eléctricos y energía renovable.
Batería PowerChip ™ patentada por XNRGI
Además de la cartera de propiedad intelectual de XNRGI con 15 patentes otorgadas, 13 aplicaciones y 6 solicitudes de patente, la tecnología PowerChip ™ de XNRGI tiene una serie de características únicas e incomparables que la distinguen de todas las demás tecnologías de baterías:
Competencia de XNRGI
XNRGI cubre las cinco características principales:
- densidad de energía
- Seguridad
- producción rentable y eficiente en capital
- plataforma de tecnología flexible (aplicaciones ilimitadas)
- corto tiempo de entrega para que la fabricación gane un nuevo proveedor producido en masa (generalmente 3-6 meses).
Por el contrario, los competidores suelen cumplir solo una o dos de las cinco áreas principales de rendimiento de la batería (densidad de energía y / o seguridad). Están cargados con los altos costos de capital asociados con los largos plazos de fabricación, y están limitados a un cátodo y, por lo tanto, a un tipo de aplicación.
Beneficios de la aplicación de mercado escalable y optimizable de XNRGI
Los beneficios de la aplicación escalable y optimizable de XNRGI durante el Programa Early Adopter (EAP) se han entregado a más de 600 Work Samples (8 billon microbatteries) para una amplia gama de clientes. Ahora, la compañía está buscando socios de lanzamiento de alto volumen para aprovechar las aplicaciones de almacenamiento únicas de la nueva tecnología.
Los primeros programas de adopción han demostrado la efectividad de las tecnologías XNRGI en varias áreas, que incluyen:
- Almacenamiento a escala de red para energía renovable intermitente, como energía solar / eólica y energía de respaldo
- Vehículos eléctricos con densidad de potencia 3-6 y reducción de peso más ligero 2-3 a un costo significativamente menor.
- Electrónica de consumo: la mayor cantidad de vatios-hora por litro a 1600 Wh / l para un rendimiento duradero.
- Internet de las cosas con un alto rendimiento en tamaño de micrómetro y los beneficios de una descarga lenta.
Resumen
Impulsado por la movilidad y el almacenamiento basado en la red, el mercado global de baterías crecerá a una tasa anual de más del 40% en los próximos años.
XNRGI está en una posición única para abordar los desafíos de rendimiento, costo, seguridad, fabricación tercerizada y corto plazo de fabricación en toda la industria. La arquitectura sirve como una plataforma de innovación que permitirá un camino evolutivo para el avance de la batería en los próximos años.
XNRGI tiene avances significativos y programas de adopción temprana con los fabricantes más grandes del mundo de computación, redes, productos electrónicos de consumo y productos de IoT y está igualmente bien posicionado para lograr un crecimiento rápido y rentable y una demanda global de almacenamiento de energía eléctrica cubrir.
Fuente: Texto e imágenes Traducción XNRGI: Instituto de Tierras Raras y Metales - Julio de 2019
