Tesla-forsker demonstrerer 100 år, 4 millioner mil batteri

En av de største bekymringene med elbiler er at batteriene må skiftes ut etter noen år, med store kostnader. Tross alt vil smarttelefonbatteriet sannsynligvis ha sett bedre dager i løpet av så lite som tre år. Men en Tesla-forsker gjør seg klar til å sette i gang denne ideen en gang for alle, etter å ha demonstrert batterier som potensielt kan overleve de fleste mennesker.

Tesla-entusiaster har sannsynligvis hørt om Jeff Dahn allerede. Han er professor ved Dalhousie University og har vært forskningspartner med Tesla siden 2016. Fokuset hans har vært å øke energitettheten og levetiden til litiumion-batterier, i tillegg til å redusere kostnadene. Dahn ser ut til å ha truffet moderlasten sammen med kolleger i forskerteamet hans. I en artikkel publisert i Journal of the Electrochemical Society, hevder gruppen å ha laget et batteridesign som kan vare i 100 år under de rette forholdene.

Dahns papir kontrasterer celler basert på Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2-kjemi (“NMC 532”) til LiFePO4. Sistnevnte er "Lithium Iron Phosphate" (aka LFP)-kjemien som Tesla for tiden bruker i kinesisk-bygde standard Model 3-biler importert til Europa. LFP-kjemien har lavere energitetthet enn mer utbredte litium-ion-alternativer, men er også billigere, mer holdbar og angivelig sikrere. LFP kan vare opptil 12,000 532 lade-utladingssykluser, så det er ingen enkel prestasjon å slå den i denne forbindelse. Dahns NMC 2,000-celler viste ingen kapasitetstap etter nesten 100 sykluser. Papiret ekstrapolerer dette for å antyde en XNUMX-års levetid (de har åpenbart ikke testet batteriet så lenge).

Dahn presenterte også en keynote i mars på det internasjonale batteriseminaret i Orlando, Florida, hvor han snakket om et "4-million-mile-batteri". Dette inkluderte noen av funnene i papiret, før det ble utgitt denne måneden. Dahn hadde tidligere lovet "million-mile-batteriet", og har testet celler basert på hans justerte kjemi siden oktober 2017. Tilsynelatende har de gått sterkt og etter 4.5 år med kontinuerlig sykling i romtemperatur har de bare sett 5 % nedbrytning. Dette ville bety at de kunne drive en elbil i 4 millioner miles før de måtte byttes ut.

En del av årsakene til levetiden er overgangen fra polykrystallinske til enkeltkrystallkatoder, som ikke brytes ned så raskt under lade-utladningssyklusen. NMC 532-kjemien Dahn bruker kontraster med NMC 811-kjemien som for tiden brukes av LG Chem, som har åtte deler nikkel i katodene for hver del av mangan og kobolt. I fjor byttet Tesla Model Y fra NMC 811 til LG Chems NCMA-kjemiceller, også kjent som "høyt nikkel". Disse er dyre sammenlignet med enten LFP eller NMC 811, men tilbyr den høyeste tettheten for lengst rekkevidde. NCMA kjemi bruker nikkel, kobolt, mangan og aluminium for sine katoder, men majoriteten er nikkel (89%).

NMC 532-kjemien Dahn har testet lover enda et sprang fremover innen batteriteknologi. Biler trenger imidlertid ikke vare i 100 år, og de trenger heller ikke gå 4 millioner miles. Vurderer gjennomsnittlig kjøretøyalder i USA er 12 år kjører 14,000 168,000 miles per år, er den gjennomsnittlige levetidsdistansen kjørt av en amerikansk bil 4 XNUMX miles, og i Europa er det mye mindre. Så i virkeligheten vil batterier med XNUMX millioner mils holdbarhet muliggjøre applikasjoner som kjøretøy-til-nett, noe som vil øke hastigheten på lade-utladingssyklus. Men de er mer sannsynlig å være mest nyttige for statisk energilagring i hus og for nettbufferkapasitet fra en intermitterende fornybar forsyning.

Hydrogenentusiaster argumenterer ofte for at batterier bare er et stopp til brenselcelle elektriske kjøretøyer og hydrogenlagringssystemer treffer mainstream. Men med all utviklingen som finner sted innen batteriteknologi, vil hydrogen sannsynligvis være for lite, for sent når det kommer i volum for transport. Teknologier som de Dahn jobber med, ved siden av litiumsvovelutviklinger som fra Theion og ultrarask ladeteknologi som StoreDots, vil bety at batterier på bare noen få år har løst alle problemene som stilles mot dem.