Lithium-Ionen-Batterien haben sich seit ihrer Geburt kaum verändert, jetzt basieren alle Lithium-Ionen-Batteriearchitekturen auf der in diesem Jahr entwickelten Sandwich-Struktur von Sony, die hauptsächlich aus positiven und negativen Folien besteht, um Kurzschlüsse zwischen der positiven und der negativen Elektrode zu verhindern. , positive und negative Elektroden müssen eine Schicht aus poröser Polymermembranstruktur zwischen den Polstücken hinzuzufügen, so dass Li + Septum zwischen den positiven und negativen Elektroden bewegt sich durch. Dieser Entwurf, Lithium besteht aus mehr als zwei Jahrzehnten kann gesagt werden, Die Struktur der Ionenbatterie hat keine wesentlichen Änderungen erfahren, aber diese Struktur weist tatsächlich viele Probleme auf, und das erste ist das Sicherheitsproblem: Der Polymerseparator hat einen relativ niedrigen Schmelzpunkt, was zu einer großen Wärmeerzeugung oder einem internen Kurzschluss in der Batterie aufgrund von elektrischem Missbrauch oder mechanischem Missbrauch führt. wenn die Membran unter Wärmeschrumpfung und Schmelzen auftreten, was somit den Kontakt zwischen den positiven und negativen Elektroden zu leiten, was schlimme Folgen - thermal runaway.
Ferner ist die Struktur der herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterie-Energiedichte, insbesondere, da ein großer Nachteil volumetrische Energiedichte im Inneren der Lithium-Ionen-Batterie in der Lage Energie in nur der positive Elektrodenaktivmaterial, aber die traditionelle Herstellungsprozess und die Struktur eines solchen Lithium-Batterien des Speicherns Vorhandensein einer großen Anzahl von interner Ionenbatterie -Al inaktiven Material Folie, die die Cu-Folie stark reduzieren und einen Separator und einen großen Raum nicht genutzt wird (zwischen den Elektroden und dem Separator zwischen dem Zellengehäuse und dergleichen) eine Lithium-Ionen-Batterie Volumenenergiedichte und Gewichtsenergiedichte.
Die Probleme, die durch das Design verursacht werden, müssen letztlich vom Designstandpunkt aus gelöst werden.Enovix-Ingenieure haben sich von der Halbleiterindustrie inspirieren lassen, um dieses Problem zu lösen.In den vergangenen Jahrzehnten hat sich die Halbleiterindustrie unter dem Antrieb des Mooreschen Gesetzes rasant entwickelt. In 18 Monaten verdoppelte sich die Anzahl der Transistoren auf einem Chip, und 1965, als Dr. Gordon Moore diese Vorhersage machte, sind nur noch 30 Transistoren auf einem einzigen Chip integriert. Heute ist jeder Chip integriert. Milliarden von Transistoren: Im Rückblick auf die Geschichte der Lithium-Ionen-Batterien hat die Energiedichte in den letzten zwei Jahrzehnten nur um etwa 5% pro Jahr zugenommen, und die Nachfrage nach Energiespeicherung durch elektronische Geräte hat dramatisch zugenommen. In der Ära der Mobiltelefone wurde das Mobiltelefon einmal pro Woche aufgeladen, und das Laden in der Ära der intelligenten Maschinen wurde zu einer notwendigen täglichen Lektion.
Glücklicherweise stellt das Si-Basismaterial für die Halbleiterindustrie auch ein sehr gutes Anodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien dar. Ein Si kann mit 4,4 Li zu Li4,4Si und 6C mit 1 Li zu LiC6 kombinieren. Daher beträgt die theoretische Kapazität der Graphitanode nur 372mAh / g, während die theoretische Kapazität des Si-Materials mehr als 4200mAh / g erreichen kann, was Si-Material zu einem idealen Anodenmaterial macht. Daher wird erwartet, dass die ausgereifte Si-Materialbearbeitungstechnologie in der Halbleiterindustrie angewendet wird. In der Lithium-Ionen-Batterie-Industrie.
Die drei Gründer von Enovix, Lahiri, Shah und Dales, haben alle Erfahrung in Halbleiterdesign und -verpackung und -prüfung und kombinierten den Photolithographieprozess in der Halbleiterindustrie mit einer Li-Ionen-Batterie mit Si-Elektrode und Photolithographie auf einem Si-Substrat. Der Prozess Entwurf einer 3D-Festkörper-Lithium-Ionen-Batterie (Prozess unten gezeigt), umfasst das Verfahren die folgenden Schritte: 1) Der erste Schritt besteht darin, ein Muster auf der mit Photoresist beschichteten Siliziumoberfläche zu zeichnen; 2) Korrosion wird durchgeführt, wobei ein Teil als eine negative Elektrode aus Si zurückbleibt und ein Teil davon als eine Stromabnehmerstützstruktur der positiven Elektrode erforderlich ist 3) Galvanisieren einer dünnen Metallschicht auf der verbleibenden negativen Si-Elektrode und der Stromabnehmerstützstruktur der positiven Elektrode als Stromabnehmer; Eine Schicht aus keramischem Separator wird auf der Oberfläche der negativen Elektrode aus Si abgeschieden, 5) Der restliche, mit dem positiven Elektrodenmaterial gefüllte Raum wird vorbereitet.Das für die Lithiumionenbatterie vorbereitete Si-Substrat wird in eine Einzelzellenbatterie lasergeschnitten.Diese Einzelzellen werden zuerst an die positive Elektrode geschweißt. Die negativen Blei und dann trocknen, diese letzten 1 mm dicken Einzelzellen-Batterien werden nach den Bedürfnissen der verschiedenen Dicke und Form der Batterie gestapelt werden.
Diese Technologie hat die Raumnutzung von Lithium-Ionen-Batterien erheblich verbessert: 75% des von Enovix entwickelten Raums können zur Speicherung von Batterien genutzt werden, die volumetrische Energiedichte ist 1,5 bis 3 mal höher als bei herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien. Elektronische Produkte sind zweifellos von großer Anziehungskraft.
Ein weiterer großer Vorteil der Enovix-Batterien ist ihre Sicherheit: Die in herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien verwendeten Polymermembranen schmelzen und ziehen sich bei hohen Temperaturen zusammen, was zu einem thermischen Durchgehen von Lithium-Ionen-Batterien führt. Das Problem: Selbst wenn die Batterie kurzgeschlossen ist, kann die integrierte Mikroelektrodenstruktur der integrierten Enovix-Batterie auch die Ausbreitung von Strom und Wärme begrenzen und somit die Sicherheit der Batterie erhöhen.Versetzen Sie eine traditionelle 130mAh-Lithium-Ionen-Batterie und einen 100mAh Enovix. Die Batterien wurden alle zu 250% SoC geladen, und dann wurden Akupunktur-Experimente durchgeführt.Die konventionelle Struktur von Lithium-Ionen-Batterien hatte einen thermischen Durchschlag und Feuer, während Enovix kein thermisches Durchgehen erlangte, was die Sicherheit von Enovix-Batterien voll demonstrierte.
Für Lithium-Ionen-Batterien stellen die Kosten oft den größten Feind dar. Die Technologie der Halbleiterindustrie auf Lithium-Ionen-Batterien muss erst gelöst und Kosten gesenkt werden Cypress Semiconductor hat seiner Tochter SunPOwer geholfen, leistungsstarke Solarenergie zu sehr geringen Kosten zu produzieren. Mit Hilfe von Cypress Semiconductor, Intel Capital und Qualcomm Investment hat Enovix begonnen, die ausgereifte Technologie von SunPower zur Verbesserung des Produktionsprozesses im Jahr 2014 einzusetzen, wodurch die Produktionskosten deutlich gesenkt werden.
Die bestehende Lithium-Ionen-Batteriestruktur basiert auf dem Bandherstellungsverfahren von Sony, dessen Struktur die Zunahme der Volumenenergiedichte und der Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien begrenzt hat Das von Enovix entwickelte 3D-Si-Batterieverfahren basiert auf Halbleitern. Auf der Basis der Industrie löst die Batterie die Probleme der niedrigen Raumausnutzung und der Sicherheitsprobleme der traditionellen Struktur von Lithium-Ionen-Batterien und wird mit der Reife des Prozesses und der kontinuierlichen Kostensenkung revolutionäre Veränderungen in der Lithium-Ionen-Batterieindustrie bewirken!
