Teslalla saattaa pian olla akku, joka kestää miljoona mailia

viime huhtikuussa Elon Musk lupasi, että Tesla pystyy pian antamaan sähköautoilleen virtaa yli miljoona mailia niiden eliniän aikana. Tuolloin väite tuntui hieman liioitellulta. Se on yli kaksinkertainen kilometrimäärä verrattuna siihen, mitä Teslan omistajat voivat odottaa saavansa autonsa nykyisistä akkupaketeista, jotka ovat jo selvästi yli useimpien muiden EV-akkujen toimintasäteen. Se ei vain tuntunut todelliselta-paitsi nyt näyttää siltä, että se on.

aiemmin tässä kuussa Dalhousie-yliopiston akkututkijoiden ryhmä, jolla on yksinoikeussopimus Teslan kanssa, julkaisi Journal of the Electrochemical Society-lehdessä artikkelin, jossa kuvailtiin litiumioniakkua, jonka ”pitäisi pystyä käyttämään sähköautoa yli miljoona mailia” menettäen samalla alle 10 prosenttia energiakapasiteetistaan elinaikanaan.

maailman johtaviin litiumionitutkijoihin kuuluvan fyysikko Jeff dahnin johtama Dalhousie-ryhmä osoitti, että sen akku päihittää merkittävästi kaikki aiemmin raportoidut vastaavat litiumioniakut. He totesivat akkunsa voivan olla erityisen hyödyllinen itseajavissa robotakseissa ja pitkän matkan sähköautoissa, jotka ovat kaksi Teslan kehittämää tuotetta.

kiinnostavaa on kuitenkin se, että tekijät eivät hehkuta tuloksia läpimurroksi. Sen sijaan he esittävät sen vertailukohtana muille akkututkijoille. Eivätkä he kitsastele yksityiskohdissa.

”Täydelliset tiedot näistä soluista, mukaan lukien elektrodikoostumukset, elektrodikuormitukset, elektrolyyttikoostumukset, käytetyt lisäaineet jne. on annettu”, Dahn kollegoineen kirjoitti lehdessä. ”Tämä on tehty, jotta muut voivat luoda nämä solut uudelleen ja käyttää niitä vertailukohtina omissa tutkimus – ja kehitystoimissaan.”

Lue lisää

kuva voi sisältää: Vehicle, Transportation, Automobile, Car, and Sedan
the WIRED Guide to Self-Driving Cars

in the EV industry, battery chemistics are a visely guarded secret. Joten miksi dahnin tutkimusryhmä, joka allekirjoitti yksinomaisen kumppanuutensa Teslan kanssa vuonna 2016, antaisi pois tällaisen näennäisen akun reseptin? Dahnin entisen tiimin jäsenen mukaan todennäköinen vastaus on, että Teslalla on jo ainakin yksi oma akkukemia, joka päihittää vertailupaperissa kuvatun. Pian paperin ilmestymisen jälkeen Tesla saikin patentin litiumioniakulle, joka on huomattavan samanlainen kuin lehdessä kuvattu. Dahn, joka kieltäytyi kommentoimasta tätä artikkelia, mainitaan yhtenä sen keksijöistä.

paperissa kuvatut litiumioniakut käyttävät litiumnikkelimangaanikobolttioksidia eli NMC: tä akun positiiviseen elektrodiin (katodiin) ja keinotekoista grafiittia sen negatiiviseen elektrodiin (anodiin). Elektrolyytti, joka kuljettaa litiumioneja elektrodien liittimien välillä, koostuu litiumsuolasta, joka on sekoitettu muihin yhdisteisiin.

NMC / grafiittikemikaalien on jo pitkään tiedetty lisäävän litiumioniakkujen energiatiheyttä ja elinikää. (Lähes kaikki sähköautot, mukaan lukien Nissan Leaf ja Chevy Bolt, käyttävät akuissaan NMC-kemistejä, mutta eivät varsinkaan Tesla.) Elektrolyytin ja lisäaineiden sekoitus päätyy liikesalaisuuksien kohteeksi. Mutta nekin materiaalit, kuten paperissa kuvailtiin, olivat alalla hyvin tunnettuja. Toisin sanoen, sanoo Matt Lacey, litiumioniakkujen asiantuntija Scania Group, joka ei ollut mukana tutkimuksessa, ” ei ole mitään salainen kastike, joka oli salainen!”

sen sijaan dahnin tiimi saavutti valtavan suorituskykynsä optimoimalla paljon noita tuttuja ainesosia ja säätämällä akun katodin nanorakenteita. Sen sijaan, että tämä akku käyttäisi katodina monia pienempiä NMC-kiteitä, se luottaa suurempiin kiteisiin. Lin Ma, entinen tohtoriopiskelija dahnin laboratoriossa, joka oli keskeisessä asemassa katodisuunnittelun kehittämisessä, sanoo, että tämä ”yksikideinen” nanorakenne ei todennäköisesti synny halkeamia, kun akku latautuu. Halkeamat katodimateriaalissa aiheuttavat akun käyttöiän ja suorituskyvyn heikkenemistä.

yhteistyössä Teslan kanssa Dahnin tiimi sai tehtäväkseen luoda litiumioniakkuja, jotka voivat varastoida enemmän energiaa ja joiden käyttöikä on pidempi kuin kaupallisesti saatavilla olevat akut. Sähköautoissa nämä mittarit kääntävät sen, kuinka pitkälle autolla voi ajaa yhdellä latauksella ja kuinka monta latausta akusta saa irti ennen kuin se lakkaa toimimasta. Yleisesti ottaen energiatiheyden ja akun käyttöiän välillä on vaihtokauppa-jos haluat enemmän yhtä, saat vähemmän toista. Dahnin ryhmä oli vastuussa mahdottomalta tuntuvasta tehtävästä päästä eroon tästä vaihtokaupasta.

litiumioniakun energiatiheys on yksi tärkeimmistä ominaisuuksista kuluttajien sähköautoissa, kuten Teslan Model 3: ssa. Asiakkaat haluavat pystyä ajamaan pitkiä matkoja yhdellä latauksella. Teslan uudemmilla autoilla voi päästä jopa 370 mailia per lataus, mikä on selvästi yli muiden yhtiöiden sähköautojen kantaman. Yhdysvaltalaisen työmatkaliikenteen keskiarvon perusteella Dahn arvioi, että suurin osa EV: n omistajista käyttää vain noin neljänneksen maksua päivässä. Mutta tehdäkseen robotaxeja tai pitkän matkan sähköautoja, Tesla tarvitsee akun, joka kestää täydet purkujaksot joka päivä.

ongelmana on se, että joka päivä tapahtuva täysi purkaminen ja lataaminen kuormittaa akkua enemmän ja hajottaa sen osia nopeammin. Pelkkä Teslan akkupaketin nykyisen käyttöiän ylläpitäminen-noin 300 000-500 000 mailia—ei kuitenkaan riitä. Pitkän matkan sähköautoja ja robotaxeja tulee pakkaamaan reilusti enemmän päivittäisiä kilometrejä kuin keskimääräinen työmatkaliikenne, minkä vuoksi Musk haluaa akun, joka kestää miljoona mailia.

Musk pyysi, ja Dahn toimitti. Kuten Dahn ja hänen tiiminsä kertoivat vertailupaperissaan, ” ei tarvitse enää tehdä kompromissia energiatiheyden ja eliniän välillä.”Tiimin tulokset osoittavat, että heidän akkunsa voivat latautua ja tyhjentyä yli 4000 kertaa ja menettää vain noin 10 prosenttia energiakapasiteetistaan. Vertailun vuoksi vuodelta 2014 peräisin oleva paperi osoitti, että vastaavat litiumioniakut menettivät puolet kapasiteetistaan vain 1 000 syklin jälkeen.

”neljä tuhatta sykliä on todella vaikuttava”, sanoo Michiganin yliopiston Energiainstituutin akkulaboratorion tekninen johtaja Greg Less. ”Miljoonan mailin kantama on helposti saavutettavissa 4000 syklillä.”

vain päiviä vertailupaperin julkaisun jälkeen Teslalle ja Dahnille myönnettiin patentti, joka kuvasi yksikiteistä litiumioniakkua, joka oli lähes identtinen lehdessä kuvattujen akkujen kanssa. Patentoitu akku sisältää elektrolyyttisen lisäaineen nimeltä ODTO, jonka patenttivaatimukset voivat ” parantaa Li-ion-akkujen suorituskykyä ja käyttöikää ja samalla vähentää kustannuksia.”

ei ole varmaa, että patentissa kuvattu akku on miljoonan mailin akku, jonka Musk sanoi tulevan tuotantoon ensi vuonna, eivätkä Tesla tai Dahn puhu. On kuitenkin varmaa, että Teslan oma akku toimii vielä paremmin.

Shirley Meng, joka johtaa UC San Diegon energian varastointi-ja Muuntolaboratoriota, sanoo monien sähköautoyhtiöiden tavoittelevan akkuja, joiden nikkelipitoisuus on suurempi kuin mitä Dahnin paperi ja patentti kuvaavat. Tämä lähestymistapa voi lisätä akun energiatiheyttä. Meng sanoo, että seuraava askel on yhdistää nämä tiheämmät mallit elektrolyyttien ja lisäaineiden tehokkaaseen sekoitukseen. Onko se kaava Dahnin ryhmä täydellistetty on avoin kysymys.

”uskon, että Jeffin tiimin perimmäinen tavoite on demonstroida ultralongia elämää paljon nikkeliä sisältävässä katodissa, mutta ehkä he tarvitsevat täysin erilaisen sekoituksen elektrolyyttistä lisäainecocktailia”, Meng sanoo. ”En usko, että sama kaava toimii, ja siksi he julkaisivat kaikki muotoilut.”

mikä tahansa muotoilu päätyy tuotantoon Teslan massiiviseen Gigafactoryyn, merkit ovat selvät: miljoonan mailin akku on täällä pian.

lisää suuria WIRED Stories

  • julma murha, Puettava todistaja ja epätodennäköinen epäilty
  • detox—lääke lupaa ihmeitä-jos se ei ensin tapa
  • tekoäly kohtaa ”toistettavuuskriisin”
  • kuinka Epsteinin (ja muiden) kaltaiset rikkaat lahjoittajat horjuttavat tiedettä
  • parhaat sähköpyörät joka lähtöön
  • 👁 miten koneet oppivat? Plus, Lue uusimmat uutiset tekoälystä
  • ️ ️ want the best tools to get healthy? Tutustu meidän Gear team poimii paras kunto trackers, juoksuvarusteet (mukaan lukien kengät ja sukat), ja parhaat kuulokkeet.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *