Ερευνητής της Tesla παρουσιάζει μπαταρία 100 ετών και 4 εκατομμύρια μίλια

Μια από τις μεγαλύτερες ανησυχίες σχετικά με τα ηλεκτρικά οχήματα είναι ότι οι μπαταρίες θα πρέπει να αντικατασταθούν μετά από μερικά χρόνια, με μεγάλο κόστος. Εξάλλου, η μπαταρία του smartphone σας είναι πιθανό να έχει καλύτερες μέρες μέσα σε τρία χρόνια. Όμως, ένας ερευνητής της Tesla ετοιμάζεται να φέρει σε επαφή αυτή την ιδέα μια για πάντα, αφού επιδείξει μπαταρίες που θα μπορούσαν ενδεχομένως να επιβιώσουν περισσότερο από τα περισσότερα ανθρώπινα όντα.

Οι λάτρεις της Tesla είναι πιθανό να έχουν ήδη ακούσει για τον Jeff Dahn. Είναι καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Dalhousie και είναι ερευνητικός συνεργάτης με την Tesla από το 2016. Η εστίασή του ήταν να αυξήσει την ενεργειακή πυκνότητα και τη διάρκεια ζωής των μπαταριών ιόντων λιθίου, καθώς και να μειώσει το κόστος τους. Ο Dahn φαίνεται να έχει χτυπήσει το μητρικό φορτίο μαζί με συναδέλφους στην ερευνητική του ομάδα. Σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο Journal of the Electrochemical Society, η ομάδα ισχυρίζεται ότι δημιούργησε ένα σχέδιο μπαταρίας που θα μπορούσε να διαρκέσει 100 χρόνια υπό τις κατάλληλες συνθήκες.

Το έγγραφο του Dahn αντιπαραβάλλει τα κύτταρα που βασίζονται στη χημεία Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2 ("NMC 532") με το LiFePO4. Το τελευταίο είναι η χημεία «Φωσφορικού Σιδήρου Λιθίου» (γνωστός και ως LFP) που χρησιμοποιεί αυτή τη στιγμή η Tesla σε τυποποιημένα αυτοκίνητα Model 3 κινεζικής κατασκευής που εισάγονται στην Ευρώπη. Η χημεία LFP έχει χαμηλότερη ενεργειακή πυκνότητα από τις πιο διαδεδομένες εναλλακτικές λύσεις ιόντων λιθίου, αλλά είναι φθηνότερη, πιο ανθεκτική και φέρεται να είναι και ασφαλέστερη. Το LFP μπορεί να διαρκέσει έως και 12,000 κύκλους φόρτισης-εκφόρτισης, επομένως το να το ξεπεράσετε από αυτή την άποψη δεν είναι καθόλου κακό. Τα κύτταρα NMC 532 του Dahn δεν παρουσίασαν απώλεια χωρητικότητας μετά από σχεδόν 2,000 κύκλους. Το χαρτί το προεκθέτει αυτό υποδηλώνοντας διάρκεια ζωής 100 ετών (προφανώς δεν έχουν δοκιμάσει την μπαταρία τόσο πολύ).

Ο Dahn παρουσίασε επίσης μια κεντρική ομιλία τον Μάρτιο στο διεθνές σεμινάριο μπαταριών στο Ορλάντο της Φλόριντα, όπου μίλησε για "μπαταρία 4 εκατομμυρίων μιλίων". Αυτό περιελάμβανε ορισμένα από τα ευρήματα της εφημερίδας, πριν από την κυκλοφορία του αυτόν τον μήνα. Ο Νταν είχε είχε υποσχεθεί προηγουμένως την "μπαταρία εκατομμυρίων μιλίων", και δοκιμάζει κύτταρα με βάση την προσαρμοσμένη χημεία του από τον Οκτώβριο του 2017. Προφανώς, έχουν προχωρήσει δυνατά και μετά από 4.5 χρόνια συνεχούς ποδηλασίας σε θερμοκρασία δωματίου, έχουν δει μόνο 5% υποβάθμιση. Αυτό θα σήμαινε ότι θα μπορούσαν να τροφοδοτήσουν ένα EV για 4 εκατομμύρια μίλια πριν χρειαστεί να αντικατασταθούν.

Μέρος των λόγων για τη μακροζωία είναι η αλλαγή από πολυκρυσταλλικές σε μονοκρυσταλλικές καθόδους, οι οποίες δεν διασπώνται τόσο γρήγορα κατά τη διάρκεια του κύκλου φόρτισης-εκφόρτισης. Η χημεία NMC 532 Dahn χρησιμοποιεί αντιθέσεις με τη χημεία NMC 811 που χρησιμοποιείται επί του παρόντος από την LG Chem, η οποία έχει οκτώ μέρη νικελίου στις καθόδους της για κάθε μέρος μαγγανίου και κοβαλτίου. Πέρυσι το Tesla Model Y άλλαξε από το NMC 811 στις κυψέλες χημείας NCMA της LG Chem, γνωστό και ως «υψηλό νικέλιο». Αυτά είναι ακριβά σε σύγκριση με το LFP ή το NMC 811, αλλά προσφέρουν την υψηλότερη πυκνότητα για τη μεγαλύτερη εμβέλεια. Η χημεία NCMA χρησιμοποιεί νικέλιο, κοβάλτιο, μαγγάνιο και αλουμίνιο για τις καθόδους της, αλλά η πλειοψηφία είναι νικέλιο (89%).

Η χημεία του NMC 532 που δοκιμάζει ο Dahn υπόσχεται άλλο ένα άλμα προς τα εμπρός στην τεχνολογία των μπαταριών. Ωστόσο, τα αυτοκίνητα δεν χρειάζεται να διαρκέσουν 100 χρόνια, ούτε χρειάζεται να διανύσουν ούτε 4 εκατομμύρια μίλια. Λαμβάνοντας υπ 'όψιν ότι η μέση ηλικία των οχημάτων στις ΗΠΑ είναι τα 12 έτη κάνοντας 14,000 μίλια ετησίως, η μέση απόσταση ζωής που διανύει ένα αμερικανικό αυτοκίνητο είναι 168,000 μίλια και στην Ευρώπη είναι πολύ μικρότερη. Έτσι, στην πραγματικότητα, οι μπαταρίες με αντοχή 4 εκατομμυρίων μιλίων θα επιτρέψουν εφαρμογές όπως το όχημα σε δίκτυο, κάτι που θα αυξήσει τον ρυθμό ανακύκλωσης φόρτισης-εκφόρτισης. Αλλά είναι πιο πιθανό να είναι πιο χρήσιμα για αποθήκευση στατικής ενέργειας σε σπίτια και για χωρητικότητα προσωρινής αποθήκευσης δικτύου από μια διακοπτόμενη παροχή ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.

Οι λάτρεις του υδρογόνου συχνά υποστηρίζουν ότι οι μπαταρίες είναι απλώς ένα ενδιάμεσο κενό έως ότου τα ηλεκτρικά οχήματα με κυψέλες καυσίμου και τα συστήματα αποθήκευσης υδρογόνου βγουν στην επικρατούσα τάση. Αλλά με όλη την εξέλιξη που λαμβάνει χώρα στην τεχνολογία των μπαταριών, το υδρογόνο είναι πιθανό να είναι πολύ λίγο, πολύ αργά όταν φτάσει σε όγκο για μεταφορά. Τεχνολογίες σαν αυτές που εργάζεται ο Dahn, παράλληλα αναπτύξεις θείου λιθίου όπως από το Theion και τεχνολογία εξαιρετικά γρήγορης φόρτισης όπως το StoreDot's, θα σημαίνει ότι μέσα σε λίγα μόλις χρόνια οι μπαταρίες έχουν λύσει όλα τα προβλήματα που τους δημιουργήθηκαν.