Tesla teadlane demonstreerib 100-aastast ja 4 miljoni miili akut

Üks suurimaid elektrisõidukitega seotud probleeme on see, et akud tuleb mõne aasta pärast suurte kulutustega välja vahetada. Lõppude lõpuks on teie nutitelefoni aku tõenäoliselt näinud paremaid päevi juba kolme aasta jooksul. Kuid Tesla teadlane valmistub seda ideed lõplikult puudutama, pärast seda, kui on demonstreerinud patareisid, mis võiksid enamiku inimestest kauem elada.

Tõenäoliselt on Tesla entusiastid Jeff Dahnist juba kuulnud. Ta on Dalhousie ülikooli professor ja Tesla teaduspartner alates 2016. aastast. Tema eesmärk on olnud liitiumioonakude energiatiheduse ja eluea suurendamine ning nende maksumuse vähendamine. Näib, et Dahn on koos kolleegidega oma uurimisrühmast tabanud emakoorma. sisse ajakirjas Journal of the Electrochemical Society avaldatud artikkel, väidab grupp, et on loonud aku disaini, mis võiks õigetes tingimustes vastu pidada 100 aastat.

Dahni paberis vastandatakse Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2 keemia ("NMC 532") alusel rakud LiFePO4-le. Viimane on liitiumraudfosfaadi (teise nimega LFP) keemia, mida Tesla kasutab praegu Euroopasse imporditavates Hiinas ehitatud standardsetes Model 3 autodes. LFP keemial on madalam energiatihedus kui laialt levinud liitiumioonalternatiividel, kuid see on odavam, vastupidavam ja väidetavalt ka ohutum. LFP võib kesta kuni 12,000 532 laadimis- ja tühjenemistsüklit, nii et selle ületamine pole tühine saavutus. Dahni NMC 2,000 elemendid ei näidanud pärast peaaegu 100 tsüklit võimsuse vähenemist. Dokumendis ekstrapoleeritakse see XNUMX-aastaseks elueaks (ilmselgelt pole nad akut nii kaua testinud).

Dahn esines märtsis ka rahvusvahelisel akude seminaril Floridas Orlandos, kus ta rääkis "4 miljoni miili pikkusest akust". See hõlmas mõningaid enne selle kuu avaldamist dokumendis avaldatud leide. Dahnil oli varem lubas "miljoni miili akut", ja on rakke testinud tema kohandatud keemia põhjal alates 2017. aasta oktoobrist. Ilmselt on need olnud tugevad ja pärast 4.5 aastat kestnud pidevat tsüklit toatemperatuuril on nende lagunemine olnud vaid 5%. See tähendaks, et enne väljavahetamist võiksid nad elektrisõidukit toita 4 miljonit miili.

Üks osa pikaealisuse põhjustest on üleminek polükristallidelt ühekristalllistele katoodidele, mis laadimis-tühjenemise tsükli ajal nii kiiresti ei lagune. NMC 532 keemia Dahn kasutab kontraste NMC 811 keemiaga, mida praegu kasutab LG Chem, mille katoodides on kaheksa osa niklit mangaani ja koobalti iga osa kohta. Eelmisel aastal läks Tesla Model Y NMC 811-lt üle LG Chemi NCMA keemiaelementidele, teise nimega "kõrge niklisisaldusega". Need on LFP või NMC 811-ga võrreldes kallid, kuid pakuvad suurimat tihedust pikima ulatuse jaoks. NCMA keemia kasutab katoodide jaoks niklit, koobaltit, mangaani ja alumiiniumi, kuid enamus on niklit (89%).

NMC 532 keemia, mida Dahn on katsetanud, lubab akutehnoloogias järjekordset arenguhüpet. Kuid autod ei pea vastu pidama 100 aastat ja nad ei pea ka läbima 4 miljonit miili. Võttes seda arvesse sõidukite keskmine vanus USA-s on 12 aastat läbides aastas 14,000 168,000 miili, on Ameerika auto keskmine eluea läbisõit 4 XNUMX miili ja Euroopas on see palju väiksem. Nii et tegelikkuses võimaldavad XNUMX miljoni miili vastupidavusega akud kasutada selliseid rakendusi nagu sõidukist võrku ühendamine, mis suurendab laadimis-tühjenemise tsüklit. Kuid need on tõenäolisemalt kõige kasulikumad staatilise energia salvestamiseks majades ja võrgu puhverdusvõimsuse jaoks perioodiliselt taastuvatest energiaallikatest.

Vesiniku entusiastid väidavad sageli, et akud on vaid vahepeatus, kuni kütuseelemendiga elektrisõidukid ja vesinikusalvestussüsteemid jõuavad peavoolu. Kuid kogu akutehnoloogia arendustegevuse käigus on vesinikku tõenäoliselt liiga vähe, liiga hilja, kui see transpordimahus kohale jõuab. Kõrvuti töötavad sellised tehnoloogiad nagu need, mille kallal Dahn töötab liitiumväävli arendused, näiteks Theionilt ja ülikiire laadimistehnoloogia, näiteks StoreDot's, tähendab, et vaid mõne aasta pärast on akud lahendanud kõik nende ees seisvad probleemid.