Badacz Tesli demonstruje 100-letnią baterię o żywotności 4 milionów mil

Jedną z największych obaw związanych z pojazdami elektrycznymi jest to, że akumulatory będą wymagały wymiany po kilku latach, co wiąże się z dużymi kosztami. W końcu bateria twojego smartfona prawdopodobnie widziała lepsze dni w ciągu zaledwie trzech lat. Ale badacz Tesli przygotowuje się do wprowadzenia tego pomysłu raz na zawsze, po zademonstrowaniu akumulatorów, które potencjalnie mogą przeżyć większość ludzi.

Entuzjaści Tesli prawdopodobnie słyszeli już o Jeffie Dahnie. Jest profesorem na Uniwersytecie Dalhousie i jest partnerem badawczym Tesli od 2016 roku. Skupia się na zwiększeniu gęstości energii i żywotności akumulatorów litowo-jonowych, a także na obniżeniu ich kosztów. Wygląda na to, że Dahn wraz z kolegami z zespołu badawczego trafił na ładunek macierzysty. W artykuł opublikowany w Journal of the Electrochemical Society, grupa twierdzi, że stworzyła projekt baterii, która mogłaby wytrzymać 100 lat w odpowiednich warunkach.

Artykuł Dahna porównuje komórki oparte na chemii Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2 („NMC 532”) z LiFePO4. Ten ostatni to chemia „fosforanu litowo-żelazowego” (znanego również jako LFP), którego Tesla obecnie używa w produkowanych w Chinach standardowych samochodach Model 3 importowanych do Europy. Chemia LFP ma niższą gęstość energii niż bardziej rozpowszechnione alternatywy litowo-jonowe, ale jest tańsza, trwalsza i rzekomo bezpieczniejsza. LFP może wytrzymać do 12,000 532 cykli ładowania i rozładowania, więc pokonanie go pod tym względem to nie lada wyczyn. Ogniwa NMC 2,000 firmy Dahn nie wykazały utraty pojemności po prawie 100 cykli. Artykuł ekstrapoluje to, sugerując XNUMX-letnią żywotność (oczywiście nie testowali baterii tak długo).

Dahn wygłosił również przemówienie w marcu na międzynarodowym seminarium dotyczącym baterii w Orlando na Florydzie, gdzie mówił o „akumulatorze o pojemności 4 milionów mil”. Obejmowało to niektóre ustalenia zawarte w artykule przed jego wydaniem w tym miesiącu. Dahn miał wcześniej obiecywał „baterię o pojemności miliona mil”i od października 2017 r. testuje ogniwa w oparciu o jego skorygowaną chemię. Najwyraźniej działają one dobrze i po 4.5 latach ciągłego cyklu w temperaturze pokojowej zaobserwowano jedynie 5% degradacji. Oznaczałoby to, że mogą zasilać pojazd elektryczny przez 4 miliony mil, zanim będzie trzeba go wymienić.

Jednym z powodów długowieczności jest przejście z katod polikrystalicznych na monokrystaliczne, które nie rozkładają się tak szybko podczas cyklu ładowania i rozładowania. Chemia NMC 532 Dahn kontrastuje z chemią NMC 811 stosowaną obecnie przez LG Chem, która zawiera osiem części niklu w swoich katodach na każdą część manganu i kobaltu. W ubiegłym roku Tesla Model Y przeszedł z NMC 811 na ogniwa chemiczne NCMA firmy LG Chem, znane również jako „wysokoniklowe”. Są one drogie w porównaniu do LFP lub NMC 811, ale oferują najwyższą gęstość dla najdłuższego zasięgu. Chemia NCMA wykorzystuje nikiel, kobalt, mangan i aluminium do swoich katod, ale większość to nikiel (89%).

Skład chemiczny NMC 532, który Dahn testował, obiecuje kolejny krok naprzód w technologii akumulatorów. Jednak samochody nie muszą trwać 100 lat i nie muszą też przejeżdżać 4 milionów mil. Biorąc pod uwagę, że średni wiek pojazdu w USA to 12 lat robiąc 14,000 168,000 mil rocznie, średni dystans przejechany przez amerykański samochód wynosi 4 XNUMX mil, aw Europie jest to dużo mniej. Tak więc w rzeczywistości akumulatory o trwałości XNUMX milionów mil umożliwią takie zastosowania, jak pojazd-sieć, co zwiększy szybkość cyklu ładowania i rozładowania. Ale jest bardziej prawdopodobne, że będą najbardziej przydatne do statycznego magazynowania energii w domach i do buforowania zdolności sieci z nieciągłych dostaw energii odnawialnej.

Entuzjaści wodoru często twierdzą, że akumulatory to tylko przejściówka, dopóki pojazdy elektryczne z ogniwami paliwowymi i systemy magazynowania wodoru nie trafią do głównego nurtu. Ale biorąc pod uwagę cały rozwój technologii akumulatorów, wodoru prawdopodobnie będzie za mało i będzie za późno, kiedy pojawi się w dużych ilościach do transportu. Technologie takie jak te, nad którymi pracuje Dahn rozwój siarki litowej, na przykład z Theion i technologia ultraszybkiego ładowania, taka jak StoreDot, oznaczać będzie, że w ciągu zaledwie kilku lat baterie rozwiązały wszystkie stawiane przed nimi problemy.