As patentes 15 membros, aplicações 13 e declarações de patentes 6 XNRGI estavam sobre um período de 15 anos com um investimento de mais de 80 milhões de dólares da Intel, Motorola, Energizer, a Marinha dos Estados Unidos e do Argonne National Laboratory / Departamento de Energia Estados desenvolvidos. Entre outras coisas, as doações do Departamento de Pré-Fabricação e Sistemas Novellus fluíram. As tecnologias XNRGI permitem a produção em massa escalável ao menor custo do setor, usando a fabricação de wafer semicondutor e contrato aperfeiçoada nos últimos anos da 20 no Vale do Silício. Essa combinação de tecnologias originais e técnicas de fabricação comprovadas confere à XNRGI uma escala de fabricação inigualável e baixo custo com investimento mínimo.

Uma nova arquitetura para o poder de armazenamento

Das Problem

A densidade de energia nas baterias é o principal gargalo para a proliferação mundial de veículos elétricos e energias renováveis ​​(como energia solar e eólica). As baterias de hoje têm vida curta, são muito caras, muito grandes e muito pesadas, limitando assim uma variedade de aplicações. As baterias geralmente exigem equipamentos de fabricação especializados para uma variedade de aplicações, o que limita a capacidade de dimensionar de maneira econômica a produção e gerar energia suficiente para atender à necessidade global de energia armazenada.

A capacidade de produção anual global de tecnologia de bateria é atualmente de 150 gigawatts. Segundo o IPCC (Painel Intergovernamental sobre Controle do Clima), a demanda global por energias renováveis ​​somente para a rede mundial de computadores será de 2050 terawatts até 42. Além disso, vários terawatts são necessários para o transporte e eletrificação de outros países emergentes. E essa quantidade de energia não sairá da rede porque, de acordo com Lawrence Livermore Labs, 68% de toda a energia colocada na rede dos EUA é "desperdiçada" por meio de resistência, transmissão, transmissão e restrição (energia que é rejeitada) se não puder ser usado ou armazenado, pois a rede elétrica não é uma bateria).

Claramente, existe uma grande necessidade de encontrar uma arquitetura de fabricação de baterias expansível e econômica que acomoda melhorias em densidade, tamanho, peso e forma para cada aplicação, incluindo transporte, rede, eletrônicos de consumo e Internet. Além disso, essa arquitetura teria que facilitar a produção em massa de baterias que é segura, ajustável e acessível.

Tal aplicação pode permitir que as energias renováveis ​​façam frente ao crescimento global exponencial da energia armazenada.

A solução

XNRGI com sua nova arquitetura de energia armazenada é a solução. É a única tecnologia que pode escalar a produção de baterias para a capacidade de terawatt usando a infraestrutura existente de fabricação de baterias. Todas as outras tecnologias de baterias exigem níveis extremamente altos de investimento e vários anos para desenvolver os recursos que a XNRGI já possui atualmente. Com o XNRGI, a produção de baterias pode ser escalonada imediatamente para o nível de custo necessário para atender a demanda do mercado emergente e, em última instância, substituir a energia dos combustíveis fósseis.

"Com o advento do armazenamento barato de baterias, está se tornando cada vez mais possível refinar o fornecimento de energia eólica e solar, para que essas tecnologias possam ajudar a atender a demanda mesmo quando o vento não está soprando e o sol não está brilhando. O resultado será energia renovável, que está substituindo cada vez mais o mercado existente de carvão, gás e energia nuclear. "Bloomberg NEO 2018 ″

XNRGI: Uma nova arquitetura de bateria

O XNRGI, recentemente financiado pelo Departamento de Energia dos EUA (DOE) para a pré-fabricação do X-PowerChip ™, desenvolveu uma bateria de metal de lítio recarregável e de alta capacidade (usando uma estrutura de silício porosa 3D como substrato de eletrodo) que pode ser fabricado com um modelo de fundição de semicondutor barato e baseado em contrato para reduzir os custos de CapEx em 95% (em comparação com as fábricas de baterias tradicionais, que levam bilhões e vários anos de construção para serem construídas). Mais importante ainda, a fabricação de semicondutores da bateria XNRGI permite que a tecnologia melhore da mesma forma que as melhorias de semicondutores (ou seja, a Lei de Moore), conforme a tecnologia de íons de lítio se aproxima de seu potencial limitado de melhoria.

A plataforma de tecnologia XNRGI é baseada na plataforma de fabricação mais versátil que a indústria de baterias já viu em sua longa história. Ele abordou inúmeras desvantagens da antiga tecnologia de bateria convencional que atormentou a indústria de baterias nos últimos 30 anos. O ânodo de metal de lítio XNRGI tem dez vezes a densidade de energia de um ânodo de íon de lítio padrão. Combinado com os poros 3D do XNRGI, que aumentam a área de superfície ativa da bateria em 70 vezes, o desempenho é amplamente melhorado. Ao mesmo tempo, os poros 3D do XNRGI criam uma arquitetura fria e segura para qualquer química de bateria, essencialmente eliminando os problemas de superaquecimento e incêndio que afetavam outras baterias de íon-lítio. O projeto da bateria XNRGI é quimicamente agnóstico, pois não limita o uso de quase qualquer material catódico, incluindo os materiais catódicos mais comuns LCO, NMC, NCA ou LFP. As principais vantagens deste método são: Alta densidade de energia - bateria de metal de lítio com (> 1600 Wh / L) 400 Wh / kg e ar de metal de lítio com (4400 Wh / L) 680 Wh / kg, com altas correntes que a permitem carregamento e descarregamento rápido, uma longa vida útil baseada na eliminação da formação de dendrito de lítio, segurança aprimorada e produção em série econômica. A arquitetura 3D do XNRGI fornece um ambiente seguro para produtos químicos que serão usados ​​em grandes quantidades para inovações futuras com alta densidade de energia e que podem ser armazenados com segurança.

Roteiro de produtos para desempenho / preço

A XNRGI produziu o 1000 Work Samples (10 bilhões de microbaterias) para uma ampla gama de clientes e demonstrou que é capaz de produzir baterias independentemente da aplicação ou escala a um preço inferior a 150 USD / kWh.

Vantagens tecnológicas:

A XNRGI acredita que sua arquitetura de silício oferece vários benefícios em termos de desempenho, custo, capacidade de fabricação e capacidade de expansão da tecnologia, incluindo otimização de embalagem, segurança, desempenho e densidade de energia. Um aplicativo para vários tamanhos diferentes de micro baterias a grandes baterias (para instalação em veículos elétricos e no armazenamento de energia magnética supercondutora (SMES)). O XNRGI também oferece a capacidade de fazer melhorias na bateria a cada 18 a 24 meses; Em contraste com as arquiteturas de bateria convencionais, melhorias contínuas são possíveis.

XNRGI é a ÚNICA plataforma de arquitetura flexível que permite a produção em massa de alto desempenho e baixo custo de baterias, permitindo a implantação em massa de veículos elétricos e energia renovável.

Bateria PowerChip ™ proprietária da XNRGI

Além do portfólio de IP do XNRGI com 15 patentes concedidas, 13 pedidos e 6 pedidos de patentes, a tecnologia PowerChip ™ do XNRGI possui uma série de recursos únicos e incomparáveis ​​que o diferenciam de todas as outras tecnologias de bateria:

Concorrência do XNRGI

XNRGI abrange todas as cinco principais características:

• densidade de energia
• Segurança
• produção rentável e eficiente em termos de capital
• plataforma de tecnologia flexível (aplicações ilimitadas)
• prazo de entrega curto para fabricação ganhar um novo fornecedor produzido em massa (geralmente 3-6 meses).

Por outro lado, os competidores costumam atender apenas uma ou duas das cinco principais áreas de desempenho da bateria (densidade de energia e / ou segurança). Eles estão sobrecarregados com os altos custos de capital associados a longos prazos de produção, e estão limitados a um cátodo e, portanto, a um tipo de aplicação.

Benefícios da aplicação escalonável e otimizável do mercado de XNRGI

Os benefícios da aplicação escalável e otimizável do XNRGI durante o Early Adopter Program (EAP) foram entregues a mais de 600 Work Samples (8 bilhões de microbaterias) para uma ampla gama de clientes. Agora, a empresa está procurando parceiros de lançamento de alto volume para aproveitar os aplicativos de armazenamento exclusivos da nova tecnologia.

Os primeiros programas de adoção demonstraram a eficácia das tecnologias XNRGI em várias áreas, incluindo:

• Armazenamento em escala de grade para energia renovável intermitente, como energia solar / eólica e de reserva
• Veículos elétricos com densidade de potência 3-6 e 2-3 redução de peso mais leve a um custo significativamente menor.
• Eletrônica de consumo: Maior watt-hora por litro em 1600 Wh / l para desempenho duradouro.
• Internet das Coisas com um alto desempenho em tamanho micrométrico e os benefícios de uma descarga lenta.

resumo

Impulsionado pela mobilidade e armazenamento baseado em rede, o mercado global de baterias crescerá a uma taxa anual de mais de 40% nos próximos anos.

A XNRGI está posicionada de forma única para atender aos desafios de desempenho, custo, segurança, manufatura terceirizada e curto prazo de produção para a indústria. A arquitetura serve como uma plataforma de inovação que permitirá um caminho evolutivo para o avanço da bateria nos próximos anos.

A XNRGI tem avanços significativos e programas de adoção antecipada com os maiores fabricantes mundiais de produtos de computação, grid, eletrônicos de consumo e IoT e está igualmente bem posicionada para oferecer crescimento rápido e lucrativo e demanda global por armazenamento de energia elétrica cobrir.

Fonte: Texto e imagens XNRGI Tradução: Institute for Rare Earths and Metals - julho de 2019

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