Die 15 erteilten Patente, 13 Anmeldungen und 6 Patenterklärungen von XNRGI wurden über einen Zeitraum von 15 Jahren mit einem Investitionsvolumen von mehr als 80 Millionen US-Dollar von Intel, Motorola, Energizer, der United States Navy und dem Argonne National Laboratory / Energieministerium der Vereinigten Staaten entwickelt. Unter anderem flossen Zuschüsse des Energieministeriums für Vorfertigung und Novellus Systems. Die Technologien von XNRGI ermöglichen eine skalierbare Massenfertigung zu den niedrigsten Kosten der Branche, indem die in den letzten 20 Jahren im Silicon Valley perfektionierte Fertigung von Halbleiterwafern und Auftragsfertigung verwendet werden. Diese Kombination aus Originaltechnologien und bewährten Herstellungsverfahren bietet XNRGI einen beispiellosen Fertigungsmaßstab und niedrige Kosten bei minimalem Investitionsaufwand.
Eine neue Architektur für speicherbare Kraft
Das Problem
Energiedichte in Batterien ist der primäre Engpass für die weltweite Verbreitung von Elektrofahrzeugen und erneuerbaren Energien (wie Sonnen- und Windkraft). Die heutigen Batterien haben eine kurze Lebensdauer, sind zu teuer, zu groß und zu schwer, sodass sie eine Vielzahl von Anwendungen einschränken. Batterien erfordern häufig spezielle Fertigungsanlagen für verschiedene Anwendungen, was die Möglichkeiten zur kosteneffizienten Skalierung der Fertigung und zur Erzeugung von ausreichend Strom zur Deckung des weltweiten Bedarfs an gespeicherter Energie einschränkt.
Derzeit liegt die weltweite jährliche Produktionskapazität für Batterietechnologie bei 150 Gigawatt. Laut IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Control) wird der weltweite Bedarf an erneuerbaren Energien allein für das World Wide Web bis 2050, 42 Terawatt betragen. Darüber hinaus werden für den Transport und die Elektrifizierung anderer Schwellenländer mehrere Terawatt benötigt. Und diese Energiemenge wird nicht aus dem Stromnetz kommen, da laut Lawrence Livermore Labs 68% der gesamten Energie, die in das US-amerikanische Stromnetz eingespeist wird, durch Widerstand, Übertragung, Übertragung und Einschränkung (Energie, die zurückgewiesen wird) „verschwendet“ wird, wenn es nicht verwendet oder gelagert werden kann, da das Stromnetz keine Batterie ist).
Es besteht eindeutig ein überwältigendes Bedürfnis, eine kosteneffiziente, skalierbare Fertigungsarchitektur für Batterien zu finden, die Verbesserungen in Dichte, Größe, Gewicht und Form für jeden Anwendungsfall gerecht werden, einschließlich Transport, Netz, Unterhaltungselektronik und Internet. Darüber hinaus müsste diese Architektur die Massenproduktion von Batterien erleichtern, die sicher, abstimmbar und erschwinglich ist.
Eine solche Anwendung könnte erneuerbare Energien in die Lage versetzen, dem exponentiellen globalen Wachstum an gespeicherter Energie gerecht zu werden.
Die Lösung
XNRGI mit seiner neuen Architektur für gespeicherte Energie ist die Lösung. Es ist die einzige Technologie, die die Batterieproduktion unter Verwendung der vorhandenen Infrastruktur zur Batterieherstellung auf Terawatt-Kapazität skalieren kann. Alle anderen Batterietechnologien erfordern extrem hohe Investitionen und mehrere Jahre, um die Kapazitäten aufzubauen, über die XNRGI bereits heute verfügt. Mit XNRGI kann die Batterieherstellung sofort auf das Kostenniveau skaliert werden, das erforderlich ist, um die Nachfrage der Schwellenländer zu decken und letztendlich die Energie aus fossilen Brennstoffen zu ersetzen.
„Mit der Einführung billiger Batteriespeicher wird es zunehmend möglich, die Lieferung von Strom aus Wind und Sonne zu verfeinern, sodass diese Technologien auch dann zur Deckung der Nachfrage beitragen können, wenn der Wind nicht weht und die Sonne nicht scheint. Das Ergebnis werden erneuerbare Energien sein, die mehr und mehr den bestehenden Markt für Kohle, Gas und Atomkraft ablösen. “Bloomberg NEO 2018″
XNRGI: Eine neue Batteriearchitektur
XNRGI, das kürzlich vom US-amerikanischen Energieministerium (Department of Energy, DOE) für die Vorfertigung des X-PowerChip ™ finanziert wurde, hat eine bahnbrechende, wiederaufladbare Lithium-Metall-Hochleistungsbatterie entwickelt (unter Verwendung einer porösen 3D-Siliziumstruktur als Elektrodensubstrat) ), die mit einem kostengünstigen, auf Verträgen basierenden Halbleiter-Gießereimodell hergestellt werden können, um die CapEx-Kosten um 95% zu senken (im Vergleich zu herkömmlichen Batteriefabriken, deren Bau Milliarden und etliche Baujahre erfordern). Am wichtigsten ist, dass die Halbleiterfertigung der XNRGI-Batterie es der Technologie ermöglicht, sich auf dem gleichen Weg wie die Halbleiterverbesserungen (d. H. Moores Gesetz) zu verbessern, während sich die Lithium-Ionen-Technologie ihrem begrenzten Verbesserungspotential nähert.
Die XNRGI-Technologieplattform basiert auf der vielseitigsten Fertigungsplattform, die die Batterieindustrie in ihrer langen Geschichte gesehen hat. Es hat zahlreiche Nachteile der alten konventionellen Batterietechnologie behoben, die die Batterieindustrie in den letzten 30 Jahren geplagt hat. Die Lithium-Metall-Anode von XNRGI hat die zehnfache Energiedichte einer Standard-Lithium-Ionen-Anode. In Kombination mit den 3D-Poren von XNRGI, die die aktive Oberfläche der Batterie um das 70-fache vergrößern, wird die Leistung erheblich verbessert. Gleichzeitig schaffen die 3D-Poren von XNRGI eine kühle und sichere Architektur für jede Batteriechemie und eliminieren im Wesentlichen die Bedenken hinsichtlich Überhitzung und Feuer, die andere Lithium-Ionen-Batterien geplagt haben. Das XNRGI-Batterie-Design ist chemieagnostisch, da es die Verwendung fast aller Kathodenmaterialien, einschließlich der gängigsten LCO-, NMC-, NCA- oder LFP-Kathodenmaterialien, nicht einschränkt. Die Hauptvorteile dieser Methode sind: Hohe Energiedichte – Lithium-Metall-Batterie mit (> 1600 Wh / L) 400 Wh / kg und Lithium-Metall-Luft mit (4400 Wh / L) 680 Wh / kg, mit hohen Strömen, die ein schnelles Laden und Entladen ermöglichen, eine lange Lebensdauer basierend auf der Eliminierung der Lithiumdendritenbildung, eine stark verbesserte Sicherheit und eine kostengünstige Serienfertigung. Die 3D-Architektur von XNRGI bietet ein sicheres Umfeld für Chemikalien, die für zukünftige Inovationen mit hoher Energiedichte in großen Mengen eingesetzt werden und sicher aufbewahrt werden können.
Produkt-Roadmap für Leistung / Preis
XNRGI hat 1000 Arbeitsproben (10 Milliarden Mikrobatterien) für eine breite Palette von Kunden hergestellt und bewiesen, dass es in der Lage ist, Batterien unabhängig von Anwendung oder Maßstab mit einem Preis von weniger als 150 USD / kWh herzustellen.
Technologische Vorteile:
XNRGI ist der Ansicht, dass ihre Siliziumarchitektur verschiedene Vorteile in Bezug auf Leistung, Kosten, Herstellbarkeit und Technologieerweiterbarkeit bietet, darunter die Optimierung von Verpackung, Sicherheit, Leistung und Energiedichte. Eine Anwendung für eine Reihe verschiendener Größen von Mikrobatterien, bis hin zu große Batterien (zum Einbau in Elektrofahrzeugen und in Supraleitende Magnetische Energiespeicher (SMES) ). XNRGI bietet außerdem die Möglichkeit, alle 18 bis 24 Monate Verbesserungen an der Batterie vorzunehmen; im Gegensatz zu herkömmlichen Batteriearchitekturen sind kontinuierliche Verbesserungen möglich.
XNRGI ist die EINZIGE flexible Architekturplattform, die eine hochleistungsfähige, kostengünstige Massenproduktion von Batterien ermöglicht, die den Masseneinsatz von Elektrofahrzeugen und erneuerbaren Energien ermöglicht.
XNRGIs proprietärer PowerChip ™ Akku
Neben dem IP-Portfolio von XNRGI mit 15 erteilten Patenten, 13 Anmeldungen und 6 Patentanmeldungen verfügt die PowerChip ™ -Technologie von XNRGI über eine Reihe beispielloser, alleinstellungs-Merkmale, die sie von allen anderen Batterietechnologien abheben:
Wettbewerb von XNRGI
XNRGI deckt alle fünf Hauptleistungsmerkmale ab:
- Energiedichte
- Sicherheit
- kostengünstige, kapitaleffiziente Fertigung
- flexible Technologieplattform (unbegrenzte Anwendungen)
- kurze Vorlaufzeit für die Fertigung, um einen neuen, für die Massenproduktion qualifizierten Lieferanten zu gewinnen (in der Regel 3-6 Monate).
Umgekehrt erfüllen Wettbewerber in der Regel nur einen oder zwei der fünf Hauptbereiche der Batterieleistung (Energiedichte und / oder Sicherheit). Sie sind mit den hohen Kapitalkosten belastet, die mit langen Vorlaufzeiten für die Herstellung verbunden sind, und sind auf eine Kathode beschränkt und damit auf eine Anwendungsart.
Vorteile der skalierbaren und optimierbaren Marktanwendung von XNRGI
Die Vorteile der skalierbaren und optimierbaren Anwendung von XNRGI während des Early-Adopter-Programm (EAP) sind in mehr als 600 Arbeitsproben (8 Milliarden Mikrobatterien) für eine breite Palette von Kunden bereit gestellt worden. Nun sucht das Unternehmen nach Launch-Partnern mit hohem Volumen, die im Einsatz die einzigartigen Speicheranwendungen der neuen Technologie nutzen.
Early Adopter-Programme haben die Effizenz von XNRGI-Technologien in mehreren Bereichen bewiesen, darunter:
- Grid Scale Storage für intermittierende erneuerbare Energien wie Solar / Wind und Backup Power
- Elektrofahrzeuge mit 3-6-facher Leistungsdichte und 2-3-facher Gewichtsreduzierung zu erheblich geringeren Kosten.
- Unterhaltungselektronik: Höchste Wattstunden pro Liter bei 1600 Wh / l für lang anhaltende Leistung.
- Internet of Things mit einer hohen Leistung in Mikrometergröße und den Vorteilen einer langsamen Entladung.
Zusammenfassung
Angetrieben von Mobilität und netzbasierter Speicherung wird der globale Batteriemarkt in den nächsten Jahren mit einer jährlichen Wachstumsrate von mehr als 40% wachsen.
XNRGI ist einzigartig positioniert, um die branchenweiten Herausforderungen von Leistung, Kosten, Sicherheit, ausgelagerter Fertigung und kurzer Vorlaufzeit bis zur Fertigung zu lösen. Die Architektur dient als Innovationsplattform, die in den kommenden Jahren einen evolutionären Weg für den Fortschritt der Batterie ermöglichen wird.
XNRGI verfügt über bedeutende Fortschritte und Early-Adopter-Programme bei den weltweit größten Herstellern von EDV-, Grid-, Unterhaltungselektronik- und IoT-Produkten und ist gleichermaßen gut positioniert, um schnelles, profitables Wachstum zu erzielen und den weltweiten Bedarf an elektrischen Energiespeichern zu decken.
Quelle: Text und Bilder XNRGI Überetzung: Institut für seltene Erden und Metalle - Juli 2019
