Penyelidik Tesla Menunjukkan Bateri 100 Tahun, 4 Juta Batu

Salah satu kebimbangan terbesar mengenai EV ialah bateri perlu diganti selepas beberapa tahun, dengan perbelanjaan yang besar. Lagipun, bateri telefon pintar anda berkemungkinan mendapat hari yang lebih baik dalam masa tiga tahun. Tetapi seorang penyelidik Tesla sedang bersedia untuk memulakan idea ini sekali dan untuk semua, selepas menunjukkan bateri yang berpotensi boleh hidup lebih lama daripada kebanyakan manusia.

Peminat Tesla mungkin pernah mendengar tentang Jeff Dahn. Dia seorang profesor di Universiti Dalhousie dan telah menjadi rakan kongsi penyelidikan dengan Tesla sejak 2016. Fokusnya adalah untuk meningkatkan ketumpatan tenaga dan jangka hayat bateri lithium-ion, serta mengurangkan kosnya. Dahn nampaknya telah memukul beban ibu bersama-sama dengan rakan sekerja dalam pasukan penyelidiknya. Dalam kertas kerja yang diterbitkan dalam Journal of the Electrochemical Society, kumpulan itu mendakwa telah mencipta reka bentuk bateri yang boleh bertahan 100 tahun di bawah keadaan yang betul.

Kertas Dahn membezakan sel berdasarkan kimia Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2 (“NMC 532”) kepada LiFePO4. Yang terakhir ialah kimia "Lithium Iron Phosphate" (aka LFP) yang Tesla sedang gunakan dalam kereta Model 3 standard binaan China yang diimport ke Eropah. Kimia LFP mempunyai ketumpatan tenaga yang lebih rendah daripada alternatif Litium-Ion yang lebih meluas, tetapi lebih murah, lebih tahan lama dan dikatakan lebih selamat juga. LFP boleh bertahan sehingga 12,000 kitaran caj-pelepasan, jadi mengatasinya dalam hal ini bukanlah sesuatu yang bermakna. Sel NMC 532 Dahn tidak menunjukkan kehilangan kapasiti selepas hampir 2,000 kitaran. Kertas itu mengekstrapolasi ini untuk membayangkan jangka hayat 100 tahun (mereka jelas tidak menguji bateri selama itu).

Dahn turut menyampaikan ucaptama pada Mac pada seminar bateri antarabangsa di Orlando, Florida, di mana beliau bercakap tentang "bateri 4 juta batu". Ini termasuk beberapa penemuan dalam kertas itu, sebelum dikeluarkan bulan ini. Dahn punya sebelum ini menjanjikan "bateri berjuta batu", dan telah menguji sel berdasarkan kimia terlarasnya sejak Oktober 2017. Nampaknya, mereka telah menjadi kuat dan selepas 4.5 tahun berbasikal berterusan pada suhu bilik, mereka hanya melihat 5% degradasi. Ini bermakna mereka boleh menghidupkan EV sejauh 4 juta batu sebelum perlu diganti.

Sebahagian daripada sebab untuk jangka hayat adalah pertukaran daripada polihabluran kepada katod kristal tunggal, yang tidak rosak dengan begitu pantas semasa kitaran cas-nyahcas. Kimia NMC 532 Dahn menggunakan kontras dengan kimia NMC 811 yang kini digunakan oleh LG Chem, yang mempunyai lapan bahagian nikel dalam katodnya untuk setiap bahagian mangan dan kobalt. Tahun lepas Tesla Model Y bertukar daripada NMC 811 kepada sel kimia NCMA LG Chem, aka "nikel tinggi". Ini mahal berbanding sama ada LFP atau NMC 811 tetapi menawarkan kepadatan tertinggi untuk julat terpanjang. Kimia NCMA menggunakan nikel, kobalt, mangan, dan aluminium untuk katodnya, tetapi majoritinya adalah nikel (89%).

Kimia NMC 532 Dahn telah menguji menjanjikan satu lagi lonjakan ke hadapan dalam teknologi bateri. Walau bagaimanapun, kereta tidak perlu bertahan 100 tahun, dan mereka juga tidak perlu pergi sejauh 4 juta batu. Mempertimbangkan itu purata umur kenderaan di USA ialah 12 tahun melakukan 14,000 batu setahun, purata jarak seumur hidup yang dipandu oleh kereta Amerika ialah 168,000 batu, dan di Eropah ia jauh lebih sedikit. Jadi, pada hakikatnya, bateri dengan ketahanan 4 juta batu akan membolehkan aplikasi seperti kenderaan-ke-grid, yang akan meningkatkan kadar kitaran caj-nyahcas. Tetapi mereka lebih berkemungkinan paling berguna untuk penyimpanan tenaga statik di rumah dan untuk kapasiti penimbalan grid daripada bekalan boleh diperbaharui sekejap-sekejap.

Peminat hidrogen sering berhujah bahawa bateri hanyalah selang waktu sehingga Kenderaan Elektrik Sel Bahan Api dan sistem penyimpanan hidrogen mencecah arus perdana. Tetapi dengan semua pembangunan yang berlaku dalam teknologi bateri berlaku, hidrogen berkemungkinan terlalu sedikit, terlalu lewat apabila ia tiba dalam jumlah untuk pengangkutan. Teknologi seperti yang sedang diusahakan oleh Dahn, bersama-sama perkembangan litium sulfur seperti dari Theion and teknologi pengecasan ultra pantas seperti StoreDot, bermakna dalam masa beberapa tahun sahaja bateri telah menyelesaikan semua masalah yang ditimbulkan terhadapnya.