Исследователь Tesla демонстрирует 100-летнюю батарею на 4 миллиона миль

Одной из самых больших проблем, связанных с электромобилями, является то, что батареи необходимо будет заменить через несколько лет, что потребует больших затрат. В конце концов, батарея вашего смартфона, скорее всего, переживала лучшие дни всего за три года. Но исследователь Тесла готовится воплотить эту идею в жизнь раз и навсегда, продемонстрировав батареи, которые потенциально могут пережить большинство людей.

Энтузиасты Tesla, вероятно, уже слышали о Джеффе Дане. Он профессор Университета Далхаузи и является партнером Tesla по исследованиям с 2016 года. Его внимание сосредоточено на повышении плотности энергии и срока службы литий-ионных аккумуляторов, а также на снижении их стоимости. Похоже, что Дан вместе с коллегами из своей исследовательской группы набрался сил. В статья, опубликованная в Журнале электрохимического общества, группа утверждает, что создала конструкцию батареи, которая может прослужить 100 лет при правильных условиях.

В статье Дана ячейки на основе химии Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2 («NMC 532») противопоставляются LiFePO4. Последний представляет собой химический состав «литий-железо-фосфат» (также известный как LFP), который Tesla в настоящее время использует в китайских стандартных автомобилях Model 3, импортируемых в Европу. Химия LFP имеет более низкую плотность энергии, чем более распространенные литий-ионные альтернативы, но она дешевле, долговечнее и предположительно безопаснее. LFP может выдерживать до 12,000 532 циклов зарядки-разрядки, так что превзойти его в этом отношении — немалый подвиг. Ячейки Дана NMC 2,000 не показали потери емкости после почти 100 циклов. Документ экстраполирует это, подразумевая XNUMX-летний срок службы (они, очевидно, не тестировали батарею так долго).

Дан также выступил с программным докладом в марте на международном семинаре по батареям в Орландо, Флорида, где он говорил о «батарее на 4 миллиона миль». Это включало некоторые выводы, сделанные в документе до его выпуска в этом месяце. Дан имел ранее обещанная «батарея на миллион миль», и тестирует клетки на основе скорректированного им химического состава с октября 2017 года. Судя по всему, они стали сильными, и после 4.5 лет непрерывного циклирования при комнатной температуре они увидели только 5% деградации. Это означало бы, что они могут питать электромобиль на протяжении 4 миллионов миль, прежде чем его нужно будет заменить.

Одной из причин долговечности является переход от поликристаллических к монокристаллическим катодам, которые не так быстро разрушаются во время цикла зарядки-разрядки. Химический состав NMC 532 Дан использует контрасты с химическим составом NMC 811, используемым в настоящее время LG Chem, катод которого содержит восемь частей никеля на каждую часть марганца и кобальта. В прошлом году Tesla Model Y перешла с NMC 811 на химические элементы LG Chem NCMA, также известные как «с высоким содержанием никеля». Они дороже по сравнению с LFP или NMC 811, но предлагают самую высокую плотность для самого большого радиуса действия. Химия NCMA использует никель, кобальт, марганец и алюминий для своих катодов, но большую часть составляет никель (89%).

Химический состав NMC 532, который Дан тестирует, обещает еще один скачок вперед в технологии аккумуляторов. Однако машинам не обязательно служить 100 лет, и им не нужно проезжать 4 миллиона миль. Учитывая, что средний возраст автомобилей в США 12 лет проезжая 14,000 168,000 миль в год, средний пробег американского автомобиля за всю жизнь составляет 4 XNUMX миль, а в Европе он намного меньше. Таким образом, в действительности батареи с ресурсом в XNUMX миллиона миль позволят использовать такие приложения, как транспортное средство-сеть, что увеличит скорость циклов зарядки-разрядки. Но они, скорее всего, будут наиболее полезны для накопления статической энергии в домах и для буферной емкости сети от прерывистого возобновляемого источника.

Энтузиасты водорода часто утверждают, что батареи — это всего лишь временная мера, пока электромобили на топливных элементах и ​​системы хранения водорода не станут мейнстримом. Но со всем развитием, происходящим в технологии аккумуляторов, водорода, вероятно, будет слишком мало и слишком поздно, когда он действительно поступит в больших объемах для транспортировки. Технологии, подобные тем, над которыми работает Дан, наряду с разработки серы лития, такие как от Theion и технология сверхбыстрой зарядки, такая как StoreDot, будет означать, что всего за несколько лет батареи решили все проблемы, с которыми они столкнулись.