Teslin raziskovalec demonstrira 100-letno baterijo 4 milijone milj

Eden največjih pomislekov glede električnih vozil je, da bo treba baterije po nekaj letih zamenjati z velikimi stroški. Konec koncev bo baterija vašega pametnega telefona verjetno doživela boljše dni v samo treh letih. Toda Teslin raziskovalec se pripravlja, da bo to idejo enkrat za vselej uresničil, potem ko je prikazal baterije, ki bi lahko preživele večino ljudi.

Teslini navdušenci so verjetno že slišali za Jeffa Dahna. Je profesor na univerzi Dalhousie in je raziskovalni partner pri Tesli od leta 2016. Njegov poudarek je bil na povečanju gostote energije in življenjske dobe litij-ionskih baterij ter znižanju njihovih stroškov. Zdi se, da je Dahn skupaj s kolegi iz svoje raziskovalne skupine zadel materino obremenitev. V članek, objavljen v Journal of the Electrochemical Society, skupina trdi, da je ustvarila zasnovo baterije, ki bi lahko zdržala 100 let pod pravimi pogoji.

Dahnov dokument primerja celice, ki temeljijo na kemiji Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2 (»NMC 532«) in LiFePO4. Slednja je kemija "litijevega železovega fosfata" (alias LFP), ki jo Tesla trenutno uporablja v kitajskih standardnih avtomobilih Model 3, uvoženih v Evropo. Kemija LFP ima nižjo energijsko gostoto kot bolj razširjene litij-ionske alternative, vendar je cenejša, trajnejša in domnevno tudi varnejša. LFP lahko zdrži do 12,000 ciklov polnjenja in praznjenja, tako da ga premagati v tem pogledu ni nič drugega. Dahnove celice NMC 532 po skoraj 2,000 ciklih niso pokazale izgube zmogljivosti. Dokument ekstrapolira to, da nakazuje 100-letno življenjsko dobo (očitno baterije niso testirali tako dolgo).

Dahn je marca predstavil tudi osrednjo besedo na mednarodnem seminarju baterij v Orlandu na Floridi, kjer je govoril o "akumulatorju 4 milijone milj". To je vključevalo nekatere ugotovitve v dokumentu, preden je bil objavljen ta mesec. Dahn je imel prej obljubil "akumulator v milijon milj", in od oktobra 2017 preizkuša celice na podlagi njegove prilagojene kemije. Očitno so postale močne in po 4.5 letih neprekinjenega kolesarjenja pri sobni temperaturi so opazile le 5-odstotno razgradnjo. To bi pomenilo, da bi lahko poganjali EV za 4 milijone milj, preden bi jih bilo treba zamenjati.

Del razlogov za dolgo življenjsko dobo je prehod s polikristalnih katod na monokristalne, ki se med ciklom polnjenja in praznjenja ne pokvarijo tako hitro. Kemija NMC 532 Dahn uporablja kontraste s kemijo NMC 811, ki jo trenutno uporablja LG Chem, ki ima v katodah osem delov niklja za vsak del mangana in kobalta. Lani je Tesla Model Y prešel z NMC 811 na kemijske celice LG Chem NCMA, imenovane »visoko niklja«. Ti so dragi v primerjavi z LFP ali NMC 811, vendar ponujajo največjo gostoto za najdaljši doseg. Kemija NCMA za svoje katode uporablja nikelj, kobalt, mangan in aluminij, vendar je večina nikelja (89 %).

Kemija NMC 532, ki jo Dahn testira, obljublja nov korak naprej v tehnologiji baterij. Vendar pa ni treba, da avtomobili zdržijo 100 let, niti jim ni treba prevoziti 4 milijone kilometrov. Glede na to povprečna starost vozila v ZDA je 12 let če narediš 14,000 milj na leto, je povprečna življenjska razdalja, ki jo prevozi ameriški avtomobil, 168,000 milj, v Evropi pa je veliko manj. Tako bodo v resnici baterije z vzdržljivostjo 4 milijone milj omogočile aplikacije, kot je vozilo-omrežje, kar bo povečalo hitrost cikliranja polnjenja in praznjenja. Vendar je bolj verjetno, da bodo najbolj uporabni za shranjevanje statične energije v hišah in za zmogljivost varovalnega pomnilnika omrežja iz občasne oskrbe iz obnovljivih virov.

Ljubitelji vodika pogosto trdijo, da so baterije le zastoj, dokler električna vozila z gorivnimi celicami in sistemi za shranjevanje vodika ne pridejo na trg. Toda z vsem razvojem tehnologije baterij, ki poteka, je vodika verjetno premalo, prepozno, ko bo prispel v količini za prevoz. Tehnologije, kot so tiste, na katerih dela Dahn, poleg razvoj litijevega žvepla, kot je na primer Theion in tehnologija ultra hitrega polnjenja, kot je StoreDot, bo pomenilo, da so baterije v samo nekaj letih rešile vse težave, ki se jim postavljajo.