硅焦耳是由 Gridtential Energy 創建的一種先進的雙極電池技術。它可以將標準鉛電池轉變為電動汽車、電器、家庭和辦公室的強大、快速充電、持久的能源。Silicon Joule 是一項獲得專利的 AGM 電池技術，它將太陽能晶片加工技術融入新的雙極電池架構中，同時還使用現有的電池制造和回收基礎設施。它可以減少故障、延長生命周期并提高電源性能。

硅焦耳技術

作為鋰離子電池的替代品，硅焦耳是一種受太陽能啟發的技術，可以利用現有的鉛電池技術生產設施。更準確地說，Gridtential 的新技術用經過特殊處理的硅片和創新的堆疊電池架構取代了傳統鉛電池中的金屬網格，能夠減輕重量、提高功率性能并延長循環壽命。這導致了前所未有的性能水平，同時保持了鉛的顯著成本優勢和可回收利用的能力。今天，安裝在電動和混合動力汽車上的大多數電池，如許多小家電、工具和消費設備，主要基于鋰離子技術。鋰離子電池的優點是很輕，性能很好，電動汽車中非常重要的特性，其中每個組件都有助于提高效率，從而提高車輛的自主性。然而，鋰離子電池也存在一些缺點，包括需要準確監測其溫度和充電過程（以避免可能發生爆炸的危險）、回收過程的復雜性和成本以及電池的本質。所需的原材料，例如鋰，其從底土中提取常常是環境批評的來源。

另一方面，硅焦耳電池的充電時間縮短一半，重量比傳統鉛電池輕 30%，并且具有出色的熱穩定性，簡化了電池管理系統。另一個顯著優勢是它們能夠使用經過驗證且廣泛采用的回收系統進行 99.3% 的回收。反過來，與鋰離子相比，這可以創造明顯的安全性和可持續性優勢。由于硅焦耳電池可以使用現有的生產設備制造，因此它們能夠很快滿足全球對安全和可持續能源存儲的需求。一些主要制造商已經獲得了大規模生產硅焦耳電池的完全許可，一些制造國際合作伙伴正在試驗這項創新技術，在他們的工廠中離線生產電池。

Gridtential 的硅焦耳技術用經過處理的硅晶片代替了傳統的鉛柵，并使用獲得專利的“堆疊和密封”架構將它們結合起來，能夠提供均勻的電流分布和高效的熱管理，從而大大減少由硫酸鹽化、腐蝕和網格引起的故障和故障生長。圖 1 顯示了基于硅焦耳的 24V 電池的內部結構，以及“堆疊和密封”架構的細節。

“有趣的是，我們的新型材料可以在太陽能晶片制造設施中制造。因此，我們正在做的是，我們正在利用一個已有 100 多年歷史的行業，我們正在利用它來對抗一個具有如此大規模和如此成熟的新興行業，該行業已經在高品質、非常純凈的材料”，Grindtential Energy 的首席硅工程師 Collin Mui 說。

結果是一種先進的 AGM 鉛電池，與傳統鉛電池相比，其功率密度高達 5 倍，放電率高達 2 倍，平準化電力成本 (LCOE) 降低 75%，以顯著降低的重量提供高性能，創造了有吸引力的鋰離子的替代品。由于其靈活的堆疊架構，硅焦耳電池可以適應各種電壓配置，包括 12V、24V、36V 甚至 48V 的單塊外形尺寸。

“我們所做的是將電池單元之間的壁用作導電元件：我們在一側放置正極材料，在另一側放置負極材料。因此，發生的情況是我們在電池的整個中間進行橫向傳導，這充當了傳導路徑。我們之所以能這樣做，是因為硅的特性，這是一種導電材料，可以在硫酸中暴露 20 多年而不會受到影響”，Collin Mui 說。

與鉛電池因硫酸鹽化而壽命有限不同，硅焦耳技術可實現更均勻的操作，從循環次數為 100 次的電池到循環次數為 1000 次的電池，充電速度提高一倍并提供 5 到 10 次倍的力量。循環壽命突出特性如圖 2 所示，其中硅焦耳電池的容量保持百分比與傳統的鉛酸 AGM 進行了比較。

圖 2：循環中容量保持率的百分比

應用

基于硅焦耳技術的電池因其頂級性能、長續航時間和高靈活性，適用于廣泛的儲能應用，包括小型混合動力和電動汽車、個人出行和家庭儲能。市場應用可按電池電壓分組如下：

24V 深循環（已可用）：電動掃地機、踏板車、輪椅、騎乘式割草機、電動自行車

12V 電源（從 2021 年第二季度開始提供）：power-sports SLI、汽車啟停和 EV 輔助

48V 深循環（2H 2021 可用）：高爾夫球車、e-tuk-tuks、可再生能源存儲、電信、數據中心備份、微電網

48V 電源：（2021 年 2 月上市）：輕度混合動力、EV 輔助、ADAS、啟停、信息娛樂和再生制動。

審核編輯：郭婷