Amprius: Czy to oni zrewolucjonizują baterie przyszłości?

W świecie, gdzie granice technologii akumulatorowych zdają się wyznaczać tempo rozwoju elektromobilności, dronów i elektroniki użytkowej, firma Amprius jawi się jako promyk nadziei na prawdziwy przełom. Ich innowacyjna technologia oparta o anody krzemowe w formie nanowłókien obiecuje baterie o niespotykanej dotąd gęstości energii i szybkości ładowania.

Przedstawienie firmy Amprius: Od Stanfordu do Doliny Krzemowej

Amprius to amerykańska firma z Doliny Krzemowej, która wyrosła z badań prowadzonych na Uniwersytecie Stanforda. Założona w 2008 roku, od początku obrała sobie ambitny cel – stworzenie baterii litowo-jonowych o radykalnie lepszych parametrach niż te, które znamy z dzisiejszych telefonów czy samochodów elektrycznych.

Kluczem do ich sukcesu ma być unikalna technologia anod krzemowych, która w przeciwieństwie do grafitowych anod stosowanych powszechnie, pozwala na magazynowanie znacznie większej ilości energii. Przez lata Amprius konsekwentnie rozwijał swoją technologię, przechodząc od fazy laboratoryjnej do produkcji komercyjnej, a ich osiągnięcia budzą coraz większe zainteresowanie inwestorów i gigantów technologicznych.

Technologia włókien krzemowych: Serce innowacji Amprius

Sekretem przewagi Amprius jest ich rewolucyjne podejście do anody baterii. W tradycyjnych akumulatorach litowo-jonowych anoda wykonana jest z grafitu. Amprius postanowił pójść w kierunku krzemu – materiału, który teoretycznie może zmagazynować choćby dziesięć razy więcej litu niż grafit!

Problem z krzemem polega jednak na tym, iż podczas ładowania i rozładowywania baterii, krzem znacząco zmienia swoją objętość (puchnie i kurczy się). To prowadzi do pękania struktury anody, jej degradacji i szybkiego spadku wydajności baterii.

Amprius znalazł genialne rozwiązanie tego problemu, opracowując technologię anod krzemowych w formie nanowłókien (silicon nanowire anode). Wyobraź sobie anody zbudowane nie z jednolitego kawałka krzemu, ale z miliardów mikroskopijnych, elastycznych włókien krzemowych, przypominających miniaturowe włoski. Te włókna mają najważniejsze zalety:

• Ogromna powierzchnia: Dzięki nanowłóknistej strukturze, powierzchnia kontaktu z elektrolitem jest znacznie większa niż w przypadku tradycyjnej anody. To przekłada się na szybsze reakcje elektrochemiczne, a co za tym idzie – szybsze ładowanie i rozładowywanie baterii.
• Elastyczność i odporność na zmiany objętości: Pojedyncze włókna krzemowe mają przestrzeń na rozszerzanie się i kurczenie podczas cykli ładowania i rozładowywania. Dzięki temu cała struktura anody pozostaje stabilna, co znacząco wydłuża żywotność baterii i zapobiega jej degradacji.

Proces formowania nanowłókien krzemowych jest skomplikowany i stanowi chronioną tajemnicę firmy Amprius. Z dostępnych informacji wynika, iż wykorzystują oni zaawansowane techniki osadzania chemicznego z fazy gazowej (CVD) oraz procesy trawienia, aby precyzyjnie kontrolować wzrost i kształt nanowłókien na podłożu.

Wyprodukowanie tak precyzyjnej struktury w skali przemysłowej jest dużym wyzwaniem inżynieryjnym, ale Amprius skutecznie je pokonuje, czego dowodem są kolejne linie produkcyjne i rosnące dostawy komercyjne.

Zalety i wady technologii Amprius

Zalety:

• Wyższa gęstość energii: Największą zaletą baterii Amprius jest ich znacznie wyższa gęstość energii w porównaniu do tradycyjnych baterii litowo-jonowych. Oznacza to, iż przy tej samej wadze i rozmiarze, bateria Amprius może zmagazynować więcej energii. To najważniejsze dla dronów, samolotów elektrycznych, a także telefonów i samochodów elektrycznych, gdzie mniejsza i lżejsza bateria o większej pojemności jest ogromnym atutem.
• Szybsze ładowanie: Dzięki dużej powierzchni nanowłókien, baterie Amprius mogą być ładowane znacznie szybciej niż tradycyjne baterie. To skraca czas ładowania urządzeń i pojazdów elektrycznych, co jest najważniejsze dla wygody użytkowników.
• Potencjalnie dłuższa żywotność: Struktura nanowłókien krzemowych, lepiej znosząca zmiany objętości, sugeruje, iż baterie Amprius mogą charakteryzować się dłuższą żywotnością i większą liczbą cykli ładowania i rozładowania w porównaniu do standardowych baterii.
• Bezpieczeństwo: Krzem jest materiałem stosunkowo bezpiecznym, a struktura nanowłókien może potencjalnie przyczynić się do zwiększenia bezpieczeństwa baterii, zmniejszając ryzyko zwarć i przegrzania.

Wady:

• Skomplikowany proces produkcji i skalowanie: Produkcja nanowłókien krzemowych jest bardziej skomplikowana i kosztowna niż produkcja tradycyjnych anod grafitowych. Skalowanie produkcji do masowych ilości stanowi wyzwanie i może wpływać na cenę końcową baterii.
• Wyższy koszt produkcji: Związany ze skomplikowanym procesem produkcji, koszt ogniw Amprius jest w tej chwili wyższy niż konwencjonalnych ogniw litowo-jonowych, choć firma pracuje nad optymalizacją kosztów przy zwiększaniu skali produkcji.
• Dojrzałość technologii: Choć Amprius osiągnął już etap komercjalizacji, technologia nanowłókien krzemowych jest wciąż relatywnie nowa w porównaniu do dojrzałej technologii grafitowych anod. Długoterminowa niezawodność i stabilność w masowych zastosowaniach wciąż są przedmiotem obserwacji.

Porównanie z powszechnie stosowaną technologią

Aby lepiej zrozumieć przewagę technologii Amprius, poniższa tabela pokazuje porównanie między tradycyjnymi bateriami litowo-jonowymi z anodą grafitową, standardowymi ogniwami 21700 (5.0Ah) a najnowszymi ogniwami Amprius 21700 SiCore™ (6.3Ah):

Realne zastosowania i dostawy dla wojska

Technologia Amprius nie jest już tylko obietnicą z laboratorium. Ich baterie znalazły zastosowanie w realnych produktach, co świadczy o ich dojrzałości i wiarygodności. Ogniwa Amprius wykorzystywane są przede wszystkim w specjalistycznych dronach, gdzie kluczowa jest jak najdłuższa autonomia lotu i niska waga.

Firma nawiązała znaczącą współpracę z amerykańskimi siłami zbrojnymi. W 2022 roku Amprius otrzymał kontrakt od Departamentu Obrony USA na rozwój ogniw dla taktycznych dronów wojskowych. Kontrakty obejmują dostawy baterii do dronów rozpoznawczych typu HALE (High Altitude Long Endurance) oraz MALE (Medium Altitude Long Endurance), które wymagają wyjątkowo wydajnych źródeł energii.

Wśród konkretnych zastosowań wojskowych wymienia się:

• Taktyczne drony rozpoznawcze - gdzie baterie Amprius zwiększyły czas lotu o ponad 30% w porównaniu do standardowych rozwiązań
• Zasilanie przenośnych systemów komunikacyjnych - zmniejszając ich wagę o 40% przy zachowaniu tej samej pojemności
• Wyposażenie żołnierzy - gdzie lżejsze baterie o większej pojemności znacząco redukują obciążenie i zwiększają autonomię działania

Wykorzystanie w dronach wojskowych to istotny krok, pokazujący, iż technologia Amprius to nie tylko obietnice, ale realne, działające rozwiązanie, które spełnia rygorystyczne wymagania militarne dotyczące niezawodności i wydajności.

Najnowsze osiągnięcie: Ogniwo 6.3Ah 21700 SiCore™

Amprius Technologies 6 marca 2025 roku ogłosiło wysyłkę nowego ogniwa 6.3Ah 21700 SiCore™ do oceny przez firmę z listy Fortune 500 w sektorze lekkich pojazdów elektrycznych (LEV). To znaczący krok w kierunku masowej komercjalizacji ich technologii.

najważniejsze parametry nowego ogniwa:

• O 25% większa pojemność niż standardowe ogniwa 5.0Ah w tym samym formacie
• Gęstość energii 315 Wh/kg - znacząco przekraczająca parametry dostępnych na rynku rozwiązań
• 800 cykli pracy przy zachowaniu 80% pojemności początkowej
• Pełna kompatybilność z istniejącymi systemami 21700, co znacząco ułatwia wdrożenie

Firma planuje pełną komercjalizację baterii w 2025 roku. Potencjalne zastosowania wykraczają poza lekkie pojazdy elektryczne i obejmują również lotnictwo, drony cywilne i komercyjne oraz zaawansowaną robotykę.

Co istotne, Amprius zabezpieczyło partnerstwa produkcyjne, które zapewniają zdolność produkcji na skalę gigawatogodzin, co jest najważniejsze dla zaspokojenia rosnącego popytu na wysokowydajne baterie.

Podsumowanie

Amprius to firma z ogromnym potencjałem, która realnie może wpłynąć na przyszłość technologii akumulatorowych. Ich innowacyjna technologia anod krzemowych w formie nanowłókien oferuje znaczące przewagi w zakresie gęstości energii, szybkości ładowania i potencjalnej żywotności baterii.

Choć przed nimi wciąż wyzwania związane ze skalowaniem produkcji i obniżeniem kosztów, ich dotychczasowe osiągnięcia, kooperacja z sektorem wojskowym oraz najnowsze ogniwo 6.3Ah 21700 SiCore™ świadczą o tym, iż Amprius to poważny gracz, którego technologia zaczyna przechodzić z fazy obietnic do fazy wdrożeń komercyjnych.

Czy zrewolucjonizują rynek baterii? Czas pokaże, ale potencjał jest ogromny, a kolejne osiągnięcia firmy pozwalają z optymizmem patrzeć na przyszłość baterii litowo-jonowych z anodami krzemowymi.

Źródło: Amprius Ships New High-Performance 6.3Ah Silicon Anode Cylindrical Cell to Fortune 500 Company, Amprius Technologies, marzec 2025

Strona internetowa firmy Amprius: www.amprius.com