采用低成本和可回收技术促进电气化的锂离子替代品

硅焦耳是由 Gridtential Energy 创建的一种先进的双极电池技术。它可以将标准铅电池转变为电动汽车、电器、家庭和办公室的强大、快速充电、持久的能源。Silicon Joule 是一项获得专利的 AGM 电池技术，它将太阳能晶片加工技术融入新的双极电池架构中，同时还使用现有的电池制造和回收基础设施。它可以减少故障、延长生命周期并提高电源性能。

硅焦耳技术

作为锂离子电池的替代品，硅焦耳是一种受太阳能启发的技术，可以利用现有的铅电池技术生产设施。更准确地说，Gridtential 的新技术用经过特殊处理的硅片和创新的堆叠电池架构取代了传统铅电池中的金属网格，能够减轻重量、提高功率性能并延长循环寿命。这导致了前所未有的性能水平，同时保持了铅的显着成本优势和可回收利用的能力。今天，安装在电动和混合动力汽车上的大多数电池，如许多小家电、工具和消费设备，主要基于锂离子技术。锂离子电池的优点是很轻，性能很好，电动汽车中非常重要的特性，其中每个组件都有助于提高效率，从而提高车辆的自主性。然而，锂离子电池也存在一些缺点，包括需要准确监测其温度和充电过程（以避免可能发生爆炸的危险）、回收过程的复杂性和成本以及电池的本质。所需的原材料，例如锂，其从底土中提取常常是环境批评的来源。

另一方面，硅焦耳电池的充电时间缩短一半，重量比传统铅电池轻 30%，并且具有出色的热稳定性，简化了电池管理系统。另一个显着优势是它们能够使用经过验证且广泛采用的回收系统进行 99.3% 的回收。反过来，与锂离子相比，这可以创造明显的安全性和可持续性优势。由于硅焦耳电池可以使用现有的生产设备制造，因此它们能够很快满足全球对安全和可持续能源存储的需求。一些主要制造商已经获得了大规模生产硅焦耳电池的完全许可，一些制造国际合作伙伴正在试验这项创新技术，在他们的工厂中离线生产电池。

Gridtential 的硅焦耳技术用经过处理的硅晶片代替了传统的铅栅，并使用获得专利的“堆叠和密封”架构将它们结合起来，能够提供均匀的电流分布和高效的热管理，从而大大减少由硫酸盐化、腐蚀和网格引起的故障和故障生长。图 1 显示了基于硅焦耳的 24V 电池的内部结构，以及“堆叠和密封”架构的细节。

“有趣的是，我们的新型材料可以在太阳能晶片制造设施中制造。因此，我们正在做的是，我们正在利用一个已有 100 多年历史的行业，我们正在利用它来对抗一个具有如此大规模和如此成熟的新兴行业，该行业已经在高品质、非常纯净的材料”，Grindtential Energy 的首席硅工程师 Collin Mui 说。

结果是一种先进的 AGM 铅电池，与传统铅电池相比，其功率密度高达 5 倍，放电率高达 2 倍，平准化电力成本 (LCOE) 降低 75%，以显着降低的重量提供高性能，创造了有吸引力的锂离子的替代品。由于其灵活的堆叠架构，硅焦耳电池可以适应各种电压配置，包括 12V、24V、36V 甚至 48V 的单块外形尺寸。

“我们所做的是将电池单元之间的壁用作导电元件：我们在一侧放置正极材料，在另一侧放置负极材料。因此，发生的情况是我们在电池的整个中间进行横向传导，这充当了传导路径。我们之所以能这样做，是因为硅的特性，这是一种导电材料，可以在硫酸中暴露 20 多年而不会受到影响”，Collin Mui 说。

与铅电池因硫酸盐化而寿命有限不同，硅焦耳技术可实现更均匀的操作，从循环次数为 100 次的电池到循环次数为 1000 次的电池，充电速度提高一倍并提供 5 到 10 次倍的力量。循环寿命突出特性如图 2 所示，其中硅焦耳电池的容量保持百分比与传统的铅酸 AGM 进行了比较。

图 2：循环中容量保持率的百分比

应用

基于硅焦耳技术的电池因其顶级性能、长续航时间和高灵活性，适用于广泛的储能应用，包括小型混合动力和电动汽车、个人出行和家庭储能。市场应用可按电池电压分组如下：

24V 深循环（已可用）：电动扫地机、踏板车、轮椅、骑乘式割草机、电动自行车

12V 电源（从 2021 年第二季度开始提供）：power-sports SLI、汽车启停和 EV 辅助

48V 深循环（2H 2021 可用）：高尔夫球车、e-tuk-tuks、可再生能源存储、电信、数据中心备份、微电网

48V 电源：（2021 年 2 月上市）：轻度混合动力、EV 辅助、ADAS、启停、信息娱乐和再生制动。

审核编辑：郭婷