Depuis sa naissance, les batteries lithium-ion ont peu évolué dans leur structure de base: toutes les architectures de batteries lithium-ion sont basées sur la structure sandwich de Sony conçue cette année, principalement pour les films positifs et négatifs afin d'éviter les courts-circuits entre les électrodes positives et négatives. Une couche de membrane polymère poreuse est nécessaire entre les pièces polaires positives et négatives pour déplacer Li + à travers le diaphragme entre les pôles positif et négatif.Cette conception structurelle peut être considérée comme si bonne qu'elle a été plus de 20 ans. La structure de la batterie ionique n'a pas subi de changements majeurs, mais cette structure pose de nombreux problèmes, le premier étant le problème de sécurité: le séparateur de polymère a un point de fusion relativement bas, entraînant une génération de chaleur importante ou un court circuit interne. A ce moment-là, le diaphragme rétrécira et fondra sous l'effet d'une température élevée, conduisant à un contact direct entre les électrodes positive et négative, entraînant des conséquences terribles - un emballement thermique.
En outre, la structure traditionnelle des batteries lithium-ion dans la densité d'énergie, en particulier la densité d'énergie volumique là-bas est un inconvénient majeur.La batterie lithium-ion peut stocker uniquement de l'énergie active et négative, mais le processus de production traditionnel et la structure de la batterie Il y a un grand nombre de matériaux non actifs à l'intérieur de la batterie ionique - Al feuille, feuille de Cu et séparateur, et une grande quantité d'espace inutilisé (entre l'électrode et le diaphragme, entre le noyau de la batterie et le boîtier, etc. La densité d'énergie de volume de batterie de lithium-ion et la densité d'énergie de poids.
Les problèmes de conception causés par le règlement des besoins finaux en termes de conception, les ingénieurs Enovix ont trouvé une solution à cette inspiration problème de l'industrie des semi-conducteurs. Dans l'industrie des semi-conducteurs, le développement rapide de la loi de Moore conduit au cours des dernières décennies, chaque le nombre de transistors sur une puce doublera à 18 mois pour faire cette prédiction en 1965 ?? le Dr Gordon Moore, sur une seule puce peut intégrer le nombre de transistors est seulement 30, mais aujourd'hui chaque puce unique sont intégrées des milliards de transistors. d'autre part, l'histoire du développement de batteries lithium-ion au cours des vingt dernières années, le temps, sa densité d'énergie pour améliorer le taux de seulement environ 5% par an, alors que la demande pour le dispositif de stockage électronique a considérablement augmenté, la fonction ère machine de charge électrique mobile une fois par semaine, mais à l'ère de la charge des machines intelligentes est devenu nécessaire devoirs tous les jours.
Heureusement, le matériau de Si est la pierre angulaire de l'industrie des semi-conducteurs, la batterie lithium-ion est aussi un excellent matériau d'électrode négative d'une liaison Si-Li formé en combinaison avec 4,4 Li4.4Si, et à C 6 Li avec une forme de liaison LiC6 Par conséquent, l'anode en graphite capacité théorique de seulement 372mAh / g, et la capacité théorique du matériau Si jusqu'à 4200mAh / g ou plus, ce qui fait un matériau idéal en matériau d'électrode négative de Si, et par conséquent le processus de traitement de l'industrie du semi-conducteur de matériau Si mature est prévu pour l'application dans l'industrie de la batterie au lithium-ion.
trois fondateurs Lahiri, la conception de semi-conducteur Shah et Dales de Enovix et ont l'emballage et l'expérience d'essai, de sorte qu'ils s'allument processus de gravure dans l'industrie du semi-conducteur et la batterie au lithium-ion à électrode négative Si elles par photolithographie sur le substrat de Si Le processus de conception d'une batterie lithium-ion à l'état solide 3D (processus illustré ci-dessous), le processus comprend les étapes suivantes: 1) La première étape consiste à dessiner un motif sur la surface de silicium revêtue de photorésist; gravé, en laissant une partie de l'électrode négative de Si, ainsi que d'une partie de collecteur d'électrode positive a besoin d'une structure de support; 3) sur le reste de Si électrode négative collecteur de courant et la structure de support de placage d'une couche mince métallique en tant que collecteur de courant; 4) Si l'électrode négative a été déposée sur la couche de surface de membrane en céramique ;. 5) dans l'espace restant rempli de la batterie au lithium-ion de matériau d'électrode positive préparée est terminée, le substrat de Si est laser coupé en morceaux de la batterie, la batterie est d'abord soudée n monolithique Le plomb négatif, puis le séchage, ces dernières batteries unicellulaires de 1 mm d'épaisseur seront empilées en fonction des besoins de différentes épaisseurs et formes de la batterie.
Cette technologie permet d'améliorer considérablement l'utilisation de l'espace de batteries lithium-ion, développé dans la batterie Enovix 75% de l'espace peut être utilisé pour stocker une batterie, la densité d'énergie est de 1,5 à 3 fois le volume d'une batterie lithium-ion classique, qui, pour le consommateur Les produits électroniques sont sans aucun doute d'une grande attraction.
Un autre avantage est que la membrane de polymère pour batterie de Enovix, une batterie au lithium-ion classique utilisé, la fusion se produit à des températures élevées et à la contraction, ce qui provoque l'emballement thermique de la batterie au lithium-ion. Ceci est évité au maximum séparateur en céramique utilisé dans la Enovix de la batterie Le problème: même si la batterie est court-circuitée, la structure de microélectrode distribuée de la batterie intégrée Enovix peut également limiter la propagation du courant et de la chaleur, augmentant ainsi la sécurité de la batterie.Placez une batterie lithium-ion traditionnelle 130mAh et 100mAh Enovix. les batteries sont chargées à 250% SoC, puis piquer tests, la structure classique de la batterie au lithium-ion emballement thermique se produit, et le feu, et l'emballement thermique ne se produit pas Enovix, Enovix démontrer pleinement la sécurité de la batterie.
Pour les batteries lithium-ion, le coût est souvent le plus grand ennemi.L'application de la technologie de l'industrie des semi-conducteurs aux batteries lithium-ion doit d'abord être résolue et comment réduire les coûts.Cypress Semiconductor a aidé sa filiale SunPOwer à produire de l'énergie solaire à très faible coût. batterie, à semi-conducteurs Cypress, Intel et société d'investissement société d'investissement Qualcomm pour aider, Enovix entreprise depuis 2014 Avec une technologie mature SunPower pour améliorer leurs processus de production, ce qui réduira considérablement le coût de production.
Structure de cellule au lithium-ion classiques dans le processus de production est basée sur la bande Sony évolué, la structure a limité la batterie au lithium-ion pour améliorer la densité d'énergie de volume et de poids densité énergétique, Enovix développé processus cellulaire 3D Si est basé sur un semi-conducteur les industries de base sur la batterie pour résoudre l'utilisation de l'espace est faible et les problèmes de sécurité des batteries au lithium-ion de structure traditionnelle, avec la maturité et de réduire le coût de la technologie devrait révolutionner l'industrie de la batterie au lithium-ion!
