منذ ولادتها ، لم تشهد بطاريات الليثيوم أيون تغيرًا كبيرًا في هيكلها الأساسي ، حيث تعتمد جميع أبطال بطاريات أيونات الليثيوم على بنية السندويتش المصممة من سوني هذا العام ، وتتألف البطاريات أساسًا من رقائق موجبة وسالبية ، وذلك للحيلولة دون حدوث دارات قصيرة بين الأقطاب الموجبة والسالبة. هناك حاجة إلى طبقة من غشاء البوليمر المسامي بين قطع القطب الموجبة والسالبة لتحريك Li + من خلال الحجاب الحاجز بين القطبين الموجب والسالب ، ويمكن القول أن هذا التصميم الهيكلي جيد جدًا بحيث أنه كان أكثر من 20 عامًا. لم يشهد هيكل بطارية أيون تغيرات كبيرة ، ولكن هذه البنية لديها بالفعل العديد من المشاكل ، والأولى هي مشكلة السلامة ، حيث إن فاصل البوليمر له نقطة انصهار منخفضة نسبيًا ، مما ينتج عنه كمية كبيرة من توليد الحرارة أو ماس كهربائى داخلي في البطارية بسبب الإساءة الكهربائية أو الإساءة الميكانيكية. في ذلك الوقت ، سوف يتقلص الحجاب الحاجز ويذوب تحت تأثير درجة حرارة عالية ، مما يؤدي إلى الاتصال المباشر بين الأقطاب الكهربائية الإيجابية والسلبية ، مما يؤدي إلى عواقب وخيمة - حراري هارب.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن البنية التقليدية لبطاريات الليثيوم أيون في كثافة الطاقة ، وخاصة كثافة طاقة الحجم هناك عيب كبير.في بطارية ليثيوم أيون يمكن تخزين الطاقة فقط المواد النشطة الإيجابية والسلبية ، ولكن عملية الإنتاج التقليدية وهيكل البطارية يجعل الليثيوم يوجد عدد كبير من المواد غير النشطة في الجزء الداخلي من البطارية الأيونية - فويل Al Foil ، Cu foil والفاصل ، وكمية كبيرة من المساحة غير المستخدمة (بين القطب والحجاب الحاجز ، بين قلب البطارية والسكن ، الخ) ، والتي يتم تقليلها بشكل كبير كثافة طاقة بطارية ليثيوم أيون وكثافة طاقة الوزن.
مشاكل التصميم الناتجة عن تسوية الاحتياجات النهائية من حيث التصميم، وجدت المهندسين Enovix حل لهذه المشكلة إلهام من صناعة أشباه الموصلات. في صناعة أشباه الموصلات، والتطور السريع للقانون مور مدفوعة في العقود القليلة الماضية، كل فإن عدد الترانزستورات على الرقاقة يتضاعف إلى 18 شهرا لجعل هذا التوقع في عام 1965 ؟؟ الدكتور غوردون مور، على شريحة واحدة يمكن أن تدمج عدد الترانزستورات هو فقط 30، ولكن اليوم كل شريحة واحدة ومتكاملة مليارات الترانزيستورات: بالنظر إلى تاريخ بطاريات أيونات الليثيوم ، فإن كثافة الطاقة قد زادت فقط بنحو 5٪ سنوياً خلال العقدين الماضيين ، وازداد الطلب على تخزين الطاقة من الأجهزة الإلكترونية بشكل كبير. في عصر الهواتف المحمولة ، تم شحن الهاتف المحمول مرة واحدة في الأسبوع ، وأصبح الشحن في عصر الآلات الذكية درسًا يوميًا ضروريًا.
لحسن الحظ، والمواد سي هي حجر الزاوية في صناعة أشباه الموصلات، وبطارية ليثيوم أيون هي أيضا ممتازة جدا مادة القطب السالب لسي ليثيوم شكلت في تركيبة مع 4.4 Li4.4Si، وC 6 لي مع شكل ملزم LiC6 لذلك الجرافيت الأنود قدرة النظرية فقط 372mAh / ز، والقدرة النظرية لمادة سي تصل إلى 4200mAh / ز أو أكثر، الأمر الذي يجعل مادة مثالية في سي المواد القطب السلبية، وبالتالي من المتوقع أن تنضج سي عملية معالجة المواد صناعة أشباه الموصلات إلى تطبيق في صناعة بطارية ليثيوم أيون.
Enovix الثلاثة المؤسسين لاهيري، شاه والأرض تصميم أشباه الموصلات ويكون التغليف وتجربة اختبار، ولذلك سوف ضوء عملية الحفر في صناعة أشباه الموصلات وسي القطب السالب بطارية ليثيوم أيون معا ضوئيه على الركيزة سي عملية تصميم الحالة الصلبة خلية يثيوم أيون التي هيكل 3D (عملية هو مبين أدناه)، والذي يتضمن أساسا عملية الخطوات التالية 1) الخطوة الأولى هي مقاومة للضوء المغلفة نمط السيليكون سطح الرقاقة الرسم؛ 2) منه محفورا، وترك جزء من القطب السالب سي، وكذلك الإيجابي جزء القطب جامع يحتاج إلى بنية الدعم؛ 3) على ما تبقى من جامع الحالي سي القطب السالب وهيكل الدعم تصفيح طبقة معدنية رقيقة كما جامع الحالي؛ 4) يتم ترسيب طبقة من فاصل السيراميك على سطح القطب السالب من Si ؛ 5) يتم تحضير المساحة المتبقية المملوءة بمواد القطب الموجب ، حيث يتم قطع مادة Si الركيزة المعدة لبطارية الليثيوم أيون في بطارية ذات خلية واحدة ، ويتم لحام هذه البطاريات أحادية الخلية أولاً إلى القطب الموجب. بفارق سلبي الكهربائي، والتجفيف، وكان آخر هذه 1MM سميكة خلية البطارية متجانسة يصبح مكدسة سمك وأشكال مختلفة حسب الطلب.
هذه التكنولوجيا بشكل كبير على تحسين استخدام الفضاء من بطاريات ليثيوم أيون، وضعت في البطارية Enovix 75٪ من مساحة يمكن استخدامها لتخزين البطارية، وكثافة الطاقة هو 1.5 إلى 3 مرات حجم بطارية ليثيوم أيون التقليدية، والتي للمستهلك الالكترونيات ومما لا شك فيه النداء العظيم.
وهناك ميزة أخرى هي أن غشاء البوليمر سلامة البطارية Enovix، بطارية ليثيوم أيون التقليدية المستخدمة، سيحدث ذوبان في درجات حرارة عالية والانكماش، مما تسبب في هروب الحراري للبطارية ليثيوم أيون. يتم تجنب هذا الفاصل السيراميك الحد الأقصى المستخدمة في Enovix البطارية تحدث مشكلة. حتى البطارية ماس كهربائي، وهيكل القطب توزيع Enovix يمكن بطارية صغيرة متكاملة أيضا أن تلعب دورا في الحد من انتشار التيار والحرارة، وبالتالي زيادة تعزيز سلامة البطارية. أيون الليثيوم البطاريات التقليدية و130mAh بطارية 100MAH من Enovix واتهم البطاريات إلى 250٪ شركة نفط الجنوب، ثم وخز الاختبارات، والهيكل التقليدي للبطارية ليثيوم أيون يحدث هارب الحرارية، والنار، وعدم حدوث هارب الحرارية Enovix، Enovix شرح كامل سلامة البطارية.
للبطاريات ليثيوم أيون من حيث التكلفة وغالبا ما يكون العدو الأكبر سوف نقوم بمعالجة التطبيقات في صناعة أشباه الموصلات في أول بطاريات ليثيوم أيون لا بد من حل هو كيفية خفض التكاليف. ساعد السرو اشباه الموصلات كورب الشركات التابعة لها SUNPOWER منخفضة جدا تكلفة الإنتاج من الطاقة الشمسية عالية الأداء البطارية، في السرو أشباه الموصلات وإنتل وكوالكوم شركة استثمار شركة استثمارية للمساعدة، Enovix الشركة منذ 2014 مع التكنولوجيا ناضجة سنباور لتحسين عمليات الإنتاج، والتي سوف يقلل كثيرا من تكلفة الإنتاج.
ويستند التقليدية هيكل الخلية أيونات الليثيوم في عملية الإنتاج على الشريط سوني تطور، والهيكل قد حد من بطارية ليثيوم أيون لتحسين كثافة الطاقة حجم والطاقة الوزن الكثافة، وضعت Enovix يستند عملية الخلية 3D سي في أشباه الموصلات الصناعات الأساسية على البطارية لحل استخدام الفضاء المنخفضة والسلامة قضايا بطاريات ليثيوم أيون البنية التقليدية، مع النضج وخفض تكلفة هذه التكنولوجيا ومن المتوقع أن تحدث ثورة في صناعة بطارية ليثيوم أيون!
