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Enpower Greentech ottiene una svolta nelle batterie cilindriche
Enpower Greentech Inc. (uno sviluppatore globale di batterie allo stato solido con sede negli Stati Uniti e attività in Giappone e Cina) ha sviluppato con successo una batteria cilindrica da 4095mAh, offrendo densità energetiche ai vertici del settore pari a 389Wh/kg e 888Wh/L. Questo sviluppo ha stabilito un nuovo record di densità energetica nella categoria delle batterie cilindriche ricaricabili 18650. La versione di Enpower, che è più leggera di almeno il 20% e racchiude un'energia superiore di almeno il 15% rispetto a quelle attualmente presenti sul mercato, aprirà la strada a dispositivi elettronici più leggeri e più efficienti dal punto di vista energetico, tra cui, tra gli altri, droni, velivoli elettrici e automobili elettriche.
La batteria cilindrica 18650 (che indica una dimensione di batteria con diametro di 18mm e altezza di 65mm) è uno standard di settore per le celle delle batterie agli ioni di litio. Fu inventata e industrializzata da SONY nel 1991, dove veniva utilizzata ampiamente nell'elettronica portatile. Nel 2008 fu lanciata la prima auto sportiva completamente elettrica di Tesla (la “Roadster”) utilizzando batterie cilindriche 18650 prodotte da Panasonic. Questo rappresentò il primo impiego delle batterie cilindriche 18650 nel settore dei veicoli elettrici. Nel settembre 2020, Tesla annunciò la grande batteria cilindrica 4680 durante il suo evento “Battery Day”, dando il via a una nuova ondata di sviluppo della tecnologia delle batterie cilindriche nel settore dei veicoli elettrici.
Sebbene la batteria agli ioni di litio 18650 di SONY fosse un prodotto rivoluzionario, la sua capacità era limitata a 900mAh (come mostrato nella Figura 1A). Nel corso degli ultimi 30 anni la capacità è aumentata gradualmente, anno dopo anno, con Panasonic che ha lanciato la batteria 18650 da 3450 mAh nel 2015. Da allora la capacità della batteria 18650 è rimasta stagnante, mentre i produttori coreani e cinesi hanno recuperato terreno, lanciando batterie cilindriche 18650 da 3500mAh. Nel 2021 la start-up americana NanoGraf ha annunciato la propria batteria 18650 con una capacità fino a 3800mAh (3,8Ah) utilizzando un anodo a base di silicio. Nell'ottobre di quest'anno NanoGraf ha ulteriormente annunciato una capacità aumentata di 4000mAh (4,0Ah). D'altra parte, la maggior parte dello sviluppo nelle batterie di nuova generazione (comprese le batterie al litio metallico e allo stato solido) si è concentrata sul formato delle celle pouch. Negli ultimi anni, al contrario, è stato fatto molto poco sulle batterie cilindriche.
Nel corso degli ultimi tre anni Enpower Greentech ha sviluppato con successo celle pouch al litio metallico con densità energetiche da record. La sua batteria cilindrica 18650 da record sfrutta le sue tecnologie proprietarie sull'anodo al litio metallico applicandole alle batterie cilindriche. Questo aumenta la tensione (nominale) della batteria 18650 di 100-200mV, portando la capacità della batteria a 4095mAh (come mostrato nella Figura 2) e riducendone il peso di quasi il 20%, rispetto ai prodotti 18650 ad alta capacità che utilizzano anodi a base di silicio. Di conseguenza, la densità energetica gravimetrica della cella 18650 di Enpower è notevolmente migliorata (Figura 1B). Inoltre, come mostrato nella Tabella 1 (EGI LMB18650-4.1Ah), sono stati raggiunti nuovi traguardi anche in termini di capacità della cella, tensione (nominale) e densità energetica volumetrica per le batterie 18650.
Tabella 1 Prestazioni delle batterie 18650:
| Capacità | Tensione (V) | Peso (g) | Densità | Densità energetica |
|---|---|---|---|---|---|
Panasonic2) (NCR18650GA) | 3450 | 3.6 | 48 | 259 | 708 |
Samsung SDI2) (INR18650-35E) | 3450 | 3.6 | 50 | 248 | 708 |
LG Chem2) (INR18650MJI) | 3500 | 3.6 | 48 | 263 | 719 |
NanoGraf3) (18650-2021) | 3800 | N/A | N/A | N/A | 800 |
NanoGraf 3) (18650-2022) | 4000 | N/A | N/A | N/A | 810 |
Enpower Greentech (LMB18650-4.1Ah) | 4095 | 3.8 | 40 | 389 | 888 |
Tra le batterie di nuova generazione che utilizzano anodi ricchi di silicio o anodi al litio metallico, la maggior parte presenta un problema di rigonfiamento della cella durante la carica e la scarica. Per garantire le migliori prestazioni, richiedono l'applicazione di una pressione esterna. La cella 18650 di Enpower dimostra il vantaggio della struttura cilindrica della cella, nella quale la batteria può offrire prestazioni di ciclaggio stabili senza applicare pressione esterna.
La batteria cilindrica al litio metallico (LMB) 18650 sviluppata da Enpower Greentech è attualmente in fase di test pilota. L'azienda è alla ricerca di collaboratori in applicazioni diversificate delle batterie, inclusi gli OEM di veicoli elettrici, per raggiungere la commercializzazione attraverso partnership. L'azienda intende sfruttare questa tecnologia rivoluzionaria per sviluppare densità energetiche ultra elevate nelle batterie cilindriche 2170 e 4680. L'azienda prevede di raggiungere una capacità della batteria di 32Ah e una densità energetica di 400Wh/kg nella sua cella cilindrica 4680. (L'attuale capacità della batteria 4680 di Tesla è di circa 27,5Ah e la densità energetica è di circa 300Wh/kg) 4).
Appendice：
Riferimenti:
1) Il volume delle celle 18650 utilizzato per il calcolo di Wh/L è 0,01753 L (D:18.5 x H:65.25 mm).
3) https://electrek.co/2022/10/20/nanograf-battery/
4) https://insideevs.com/news/598656/tesla-4680-battery-cell-specs/amp/
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