“Pensare fuori dalla batteria” per migliorare drasticamente le prestazioni della batteria

In un recente episodio di CleanTech Talk, ho intervistato Jeff Granato, Presidente, CEO e co-fondatore di Iontra, e Daniel Konopka, co-fondatore e Chief Science Officer di Iontra, per entrare nel mondo dell’ottimizzazione del controllo della carica. Abbiamo discusso di come Iontra stia ottenendo risultati significativi, si potrebbe anche dire drammatico — miglioramenti delle prestazioni della batteria senza modifiche chimiche delle celle della batteria o riprogettazione del pacco batteria. Confuso? Ascolta per avere la storia completa.

“Noi di Iontra stiamo offrendo prestazioni e sicurezza notevolmente migliori rispetto alle batterie esistenti oggi in circolazione”, riassume Granato. “E, in realtà, ciò che stiamo offrendo è la tranquillità di non placcare l’anodo in tutte le condizioni in cui potrebbe trovarsi la batteria.” Aggiunge che la loro tecnologia crea anche “nuovi modi per migliorare l’autonomia e altri aspetti pratici dell’uso delle batterie e batterie di maggiore durata per alleviare parte della pressione sulle applicazioni di seconda vita e sull’uso dei minerali”.

“Quando lavoriamo con i clienti, diciamo loro che abbiamo ottenuto un duplice miglioramento delle prestazioni”, afferma Konopka, “ma se si considerano tutte le nostre convalide di terze parti, i numeri sono molto più alti, quindi da 3 a 5 a 6 volte miglioramento.” Naturalmente il miglioramento dipende dall’applicazione e il laboratorio non è sempre uguale al mondo reale. Tuttavia, aggiunge Granato, “Ciò che scopriamo con i clienti è che, come ha affermato Daniel, in genere possiamo farlo due volte la velocità di caricae possiamo farlo miglioramento del ciclismo nel corso della vita molto maggiore se hai vincoli sulla disponibilità di energia e ne abbiamo già dimostrato Miglioramento del ciclo di vita 4×.” Anche il team Iontra a volte rimane sbalordito dai miglioramenti. “Il nostro team in laboratorio – ci riuniamo un paio di volte a settimana per esaminare tutto il ciclismo che sta accadendo – e spesso si presentano alle riunioni come, ‘Questa cosa sta ancora andando!’ E così stupiscono anche se stessi.

E questo sottolinea ciò che rende Iotra interessante. L’industria è da tempo abituata a compromessi distinti tra una migliore durata della batteria e prestazioni di ricarica più veloci. Iotra offre ai propri clienti l’opportunità di avere entrambi in modo calcolato con quello che chiama un budget di prestazione. Dopo aver riciclato le batterie nei suoi laboratori, Iotra determina il vero potenziale di una cella o di un pacco batteria e le prestazioni finali della batteria si basano quindi sulle esigenze specifiche del cliente. Si tratta di un atto di bilanciamento tra ricarica più rapida, ciclo di vita più lungo, utilizzo della capacità e ricarica in climi freddi (Iotra ha testato la sua tecnologia fino a -20°C per un produttore di utensili elettrici), il tutto mantenendo la sicurezza generale della batteria. Un cliente può scegliere di utilizzare il proprio budget prestazionale per spingere al massimo la ricarica in climi freddi e una ricarica più rapida, mantenendo, ad esempio, la durata del ciclo e l’utilizzo della capacità. È la chiamata del cliente, ed è da lì che parte Iotra viene sviluppato un algoritmo, o “ricetta”.

Tuttavia, poiché Iontra non è coinvolta nella chimica delle batterie o nella gestione dei pacchi, devo ammettere che all’inizio ero un po’ confuso: in che modo Iontra aiuta a migliorare notevolmente le prestazioni della batteria senza modificare la chimica o il design della batteria? Ciò che l’azienda utilizza per migliorare queste cose è il regolatore di carica, e questo può fare una grande differenza!

Con il software e qualche modifica hardware, gestisce la ricarica e la gestione della batteria in modo più intelligente. Migliora le prestazioni della batteria in gran parte attraverso un algoritmo che si attiva durante la ricarica della batteria. “Nello specifico, quello che stiamo fornendo è un algoritmo di controllo della carica che Daniel approfondirà in modo più dettagliato e che è davvero innovativo nel suo approccio”, afferma Granato, “e nel modo in cui stiamo rendendo possibile alle aziende l’adozione di questo nuovo approccio”. è consentire loro di sostituire semplicemente il chip di controllo della carica che utilizzano oggi con un chip di controllo della carica Iontra nei prossimi due anni, quando sarà disponibile”. Nel frattempo, l’approccio consiste nell’utilizzare oggi MCU di controllo della carica disponibili sul mercato con le nostre librerie C integrate per ottenere i notevoli miglioramenti delle prestazioni che siamo in grado di fornire con l’algoritmo.

Konopka fa ancora un passo indietro per spiegarlo in un altro modo e aiutarci a comprendere cosa sta succedendo, per poi entrare anche in ulteriori dettagli. “Da lontano ci descriveresti come un caricabatteria, o un caricabatterie da pacco, ma in realtà, più tecnicamente, siamo una tecnologia basata su elettrochimica così come elettrodinamica, utilizzando questi principi per stabilizzare la batteria e il pacco anche in condizioni molto difficili o stressanti. E ciò che ci consente di fare, con componenti fondamentalmente stabilizzati all’interno di una batteria, è spingere le prestazioni di quella batteria in una direzione particolare. Questa direzione dipenderà dall’applicazione e dal cliente che lavora con la nostra tecnologia, ma spesso sarà così caricare la batteria molto velocemente senza accumulare il tipo di degrado e problemi di sicurezza che di solito sorgono quando si utilizza un diverso tipo di metodo per controllare la batteria.

“In alternativa, e cosa molto importante per la longevità e la sostenibilità, lo è in realtà aumentando la durata del ciclo della batteriae garantire che quel dispositivo che è già stato assemblato con materiali che sono già stati estratti, già fatti circolare, abbia l’opportunità di servire nelle sue capacità per il più lungo tempo possibile.”

Questo cattura solo i primi 5 minuti e mezzo della conversazione. Ho chiesto più specificamente della crescita dei dendriti, del degrado della batteria, del rischio di incendio e della sicurezza, ed è qui che Daniel Konopka ha davvero evidenziato alcune differenze chiave tra il modo in cui aiuta ad affrontare queste sfide rispetto agli approcci convenzionali a tali sfide. “Fondamentalmente la domanda è proprio questa, perché è legata soprattutto alla sicurezza. Quando una batteria ha davvero un malfunzionamento di sicurezza che causa un grande evento termico, è perché si è formato un dendrite e le batterie agli ioni di litio ci forniscono lo scenario migliore, il nostro sistema più stabile per evitare che ciò accada, al contrario di quello successivo. tecnologie di generazione di energia come anodi a base di litio-metallo e batterie al litio-metallo. Ma a verità nel mercato di cui parliamo a volte è che non importa di quale tecnologia stiamo discutendo, non appena viene introdotta, non importa quanto sia effettivamente migliore, il mercato la spingerà al massimo. Lo metteranno in rosso. Ed è per questo che è così importante, in particolare nel settore delle batterie, che le nuove tecnologie vengano introdotte dando priorità alla sicurezza, perché questo tipo di abuso, che diventa rapidamente normale, si sa, sarà diffuso, e questo è solo un dato di fatto il mercato e la concorrenza.

“Quindi, quando a Iontra dico che stiamo stabilizzando la batteria, avremmo dovuto dirlo in anticipo, ma in realtà la sicurezza è implicita. […] La carica rapida è in realtà il punto in cui esacerba la crescita dei dendriti e un gran numero di progressi materiali: la modifica dell’elettrolita o le barriere presenti tra l’anodo e il catodo hanno lo scopo di rendere più difficile la crescita dei dendriti e cortocircuitare la batteria e causare questi eventi termici. ma una sfida con una soluzione elettrochimica in generale è che si finisce per introdurre correzioni limitano intrinsecamente le prestazioni. È limitando le prestazioni che molte soluzioni chimiche impediscono effettivamente la crescita dei dendriti. Le barriere meccaniche possono essere molto efficaci, ma aumenteranno la resistenza attraverso la cella e quindi rallenteranno la velocità di carica e scarica che la cella può effettivamente supportare. Quindi, spesso, le soluzioni finiscono per essere in contrasto con alcuni aspetti delle prestazioni richieste dal dispositivo. Ed è qui che iniziamo a introdurre l’idea dell’elettrodinamica”. È qui che Iontra mette in campo il suo software e la sua elettrodinamica per prevenire il degrado, prevenire la crescita dei dendriti, prevenire l’instabilità termica e migliorare la sicurezza senza limitare le prestazioni.

Mentre il tema qui sta migliorando la batteria al di fuori la batteria, ci sono effettivamente momenti in cui la tecnologia Iontra lo è dentro la batteria e altre volte in cui non lo è. Applicazioni diverse richiedono soluzioni diverse. Jeff Granato spiega: “Abbiamo lavorato con molti marchi di elettronica di consumo e OEM di celle. Abbiamo svolto alcuni primi lavori sui veicoli elettrici per fornirci indicazioni sulla possibilità che saremo in grado di fornire prestazioni simili, ma per quanto riguarda l’integrazione della tecnologia nei prodotti, assume davvero forme diverse in ambienti diversi. Ad esempio, uno dei nostri clienti principali è un OEM leader di utensili elettrici e il modo in cui funziona è che, poiché ha una batteria rimovibile, finisce per essere integrato nel caricabatterie a cui è collegata la batteria. Per uno smartphone, finisce per andare sulla batteria stessa. Collaboriamo con il più grande fornitore mondiale di batterie per quel mercato e loro integrano il controller di carica direttamente nella batteria integrata nello smartphone. E, in un veicolo elettrico, il modo in cui verrebbe integrato sarebbe quello di entrare nel caricabatterie di bordo, e poi avere anche componenti sul pacco in modo che la latenza di comunicazione funzioni bene, e abbiamo la capacità di controllare il pacco con questi due punti di integrazione.”

Daniel poi diventa ancora più tecnico, se vuoi entrare davvero nei dettagli – o, dovrei dire, nei triangoli e nell’elettrodinamica. Per molti più dettagli e retroscena, ascolta l’intero episodio!

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