Дослідник Tesla демонструє 100-річний акумулятор на 4 мільйони миль

Одне з найбільших занепокоєнь щодо електромобілів полягає в тому, що батареї потрібно буде замінити через кілька років, що коштує великих витрат. Зрештою, батарея вашого смартфона, ймовірно, побачить кращі дні всього за три роки. Але дослідник Tesla готується реалізувати цю ідею раз і назавжди, продемонструвавши батареї, які потенційно можуть пережити більшість людей.

Ентузіасти Tesla, ймовірно, вже чули про Джеффа Дана. Він професор Університету Далхаузі, а з 2016 року є дослідницьким партнером Tesla. Його зосереджено на збільшенні щільності енергії та терміну служби літій-іонних акумуляторів, а також на зниженні їх вартості. Схоже, Дан уразив материнське навантаження разом із колегами зі своєї дослідницької групи. в стаття, опублікована в Journal of the Electrochemical Society, група стверджує, що створила конструкцію батареї, яка може прослужити 100 років за належних умов.

У статті Дана порівнюються клітини на основі хімії Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2 (“NMC 532”) до LiFePO4. Останній — це хімічний склад «Літій-залізофосфат» (він же LFP), який Tesla зараз використовує у стандартних автомобілях Model 3 китайського виробництва, імпортованих до Європи. Хімія LFP має нижчу щільність енергії, ніж більш поширені літій-іонні альтернативи, але є дешевшою, довговічнішою і нібито безпечнішою. LFP може витримати до 12,000 532 циклів заряд-розряд, тому перемогти його в цьому відношенні неважко. Елементи NMC 2,000 Dahn не показали втрати ємності після майже 100 циклів. Стаття екстраполює це, щоб означати XNUMX-річний термін служби (очевидно, вони не так довго тестували батарею).

У березні Дан також виступив із доповіддю на міжнародному семінарі з батареї в Орландо, штат Флорида, де він говорив про «батарею на 4 мільйони миль». Це включало деякі висновки, опубліковані в статті до її оприлюднення цього місяця. У Дана було раніше обіцяли «батарею на мільйон миль», і тестує клітини на основі його скоригованої хімії з жовтня 2017 року. Очевидно, вони стали сильними, і після 4.5 років безперервного циклу при кімнатній температурі вони помітили лише 5% деградації. Це означало б, що вони могли б тягнути електромобілем на 4 мільйони миль, перш ніж їх потрібно буде замінити.

Частиною причин довговічності є перехід з полікристалічних на монокристалічні катоди, які не так швидко руйнуються під час циклу заряд-розряд. Хімія NMC 532 Dahn використовує контрасти з хімією NMC 811, яку зараз використовує LG Chem, яка містить вісім частин нікелю на катодах для кожної частини марганцю та кобальту. Минулого року Tesla Model Y перейшла з NMC 811 на хімічні елементи LG Chem NCMA, відомі як «високий нікель». Вони дорогі в порівнянні з LFP або NMC 811, але пропонують найвищу щільність для найбільшої дальності. Хімія NCMA використовує нікель, кобальт, марганець та алюміній для своїх катодів, але більшість становить нікель (89%).

Хімія NMC 532, яку Dahn тестує, обіцяє ще один стрибок вперед у технології акумуляторів. Однак автомобілям не обов’язково служити 100 років, і їм не потрібно проїхати 4 мільйони миль. Враховуючи це середній вік автомобіля в США становить 12 років проїжджаючи 14,000 168,000 миль на рік, середня відстань, яку проїжджає американський автомобіль, становить 4 XNUMX миль, а в Європі це набагато менше. Таким чином, насправді батареї з довговічністю XNUMX мільйони миль дозволять використовувати такі програми, як автомобіль до мережі, що збільшить швидкість циклічного заряду-розряду. Але вони, швидше за все, будуть найбільш корисними для зберігання статичної енергії в будинках і для буферної ємності мережі від періодичного відновлюваного джерела енергії.

Прихильники водню часто стверджують, що батареї – це лише зупинка, поки електричні транспортні засоби на паливних елементах і системи зберігання водню не з’являться в масовому руслі. Але враховуючи весь розвиток технології акумуляторів, водню, швидше за все, буде занадто мало, занадто пізно, коли він надходить у великій кількості для транспортування. Поряд з такими технологіями, над якими працює Дан розробки літієвої сірки, наприклад з Theion та Технологія надшвидкої зарядки, наприклад StoreDot, буде означати, що всього за кілька років батареї вирішили всі проблеми, що виникають перед ними.