Původně publikováno na EV Annex.
Od Eli Burton
Podle Elona Muska bude očekávaný „Den baterie“ Tesly spojen se schůzí akcionářů společnosti 15. Abych se před velkým dnem dozvěděl více o bateriích, mluvil jsem nedávno s Ravindrou Kempaiahem o jeho myšlenkách souvisejících s Teslou a potenciálních vylepšeních baterií, která by mohla bude brzy odhalen.
Pokud se chcete hlouběji ponořit do baterií, podívejte se na rozhovor s Ravindrou Kempaiahem:
Ravindra Kempaiah je materiálový vědec a kandidát na PhD na University of Illinois-Chicago, který pracuje na elektrodových materiálech pro svou diplomovou práci. Kromě svého výzkumu je nadšencem a podnikatelem v oblasti elektrických kol.
Předtím Ravindra získal titul MSc v oboru chemie a nanotechnologie na University of Waterloo v Kanadě v roce 2011 prací na grafenu a magisterský titul v oboru chemie na University of Maryland–College Park při práci na nanokompozitech a tekutých krystalech.
Nyní, na University of Illinois-Chicago, Ravindraova práce zahrnuje výpočetní studie kinetiky lithia v katodách oxidu přechodného kovu. Po promoci se koncem tohoto roku přestěhuje do Halifaxu v Kanadě, aby pokračoval ve výzkumu baterií.
Zde je několik klíčových poznatků z našeho rozhovoru, které by mohly pomoci nadšencům elektromobilů lépe porozumět technologii baterií – klíči k budoucnosti elektrických vozidel.
Maxwell, společnost, kterou Tesla nedávno získala, má technologii na vytváření katod bez použití toxických rozpouštědel. Výsledkem je, že toku lithných iontů mezi katodou a anodou brání méně chemikálií, což jim umožňuje rychlejší pohyb tam a zpět. To umožňuje vyšší rychlosti zrychlení a rychlejší potenciální rychlost nabíjení.
Lithium se pohybuje tam a zpět mezi anodou a katodou a po 30–40 cyklech se vnější vrstvy začnou rozkládat. Katodový materiál začíná ztrácet svou strukturální integritu, protože jak ionty vstupují a vycházejí ze svých zásobních kanálů, nikl cykluje mezi oxidačními stavy a začíná se drolit. Postupem času lithium ztrácí schopnost pohybovat se mezi určitými prostory, což má za následek trvalou ztrátu dosahu.
Mnoho faktorů ovlivňuje dlouhodobý stav vaší baterie. Největší roli hraje teplota, velmi vysoké teploty baterii výjimečně poškozují. Velmi vysoké teploty způsobují rychlejší degradaci „úlu“. Na druhou stranu velmi chladné klima pomáhá zachovat dlouhodobou strukturu úlu, ale je špatné pro nabíjení – velmi studená baterie by se měla před nabíjením zahřát, aby nedošlo k jejímu značnému poškození. Abych to uvedl na pravou míru, pokud necháte svou Teslu sedět (nepoužívanou) tři týdny venku v zimě v Minnesotě a najednou se ji pokusíte přebít, může dojít k „špatným“ reakcím uvnitř článků. To by mohlo potenciálně poškodit vaši baterii.
Existují dva typy potenciální ztráty v bateriích:úbytek napětí a úbytek energie. Lithiové ionty se mohou zachytit v nežádoucích reakcích a ulpívat na povrchu anody nebo katody a stát se trvale nepoužitelnými. Pokud se úl rozpadne a vy přijdete o úložiště, pozorovatelé v oboru to považují za „úbytek kapacity“. Na druhou stranu dochází k „úbytku energie“, když tam a zpět nedochází příliš mnoho lithia – což ztěžuje získávání energie z buňky.
Nejlepší způsob, jak přemýšlet o vztahu mezi lithium-ionty a anodou a katodou, je u včely ve včelím úlu.
The Million Mile Battery🔋
Skvělá analogie od @ravikempaiah o tom, proč je lithium-iontová baterie s dlouhou výdrží jako včela a lithium-ionty jsou včely 🐝 https://t.co/e4s3TyzCF4
Musíte se podívat👇🏼 🔋 ⚡️ 🔋 👇🏼 pic.twitter.com/meBrA6YmXJ
— TeslaGeeksShow (@TeslaGeeksShow) 23. června 2020
Podle Ravindry je polovodičová baterie fantastický koncept, ale od komerčního měřítka je stále 5–6 let daleko. Teoreticky je polovodičová baterie extrémně bezpečná, protože odstraníte (aktuálně používané) kapalné elektrolyty a vložíte pevné elektrolyty, takže propíchnutí není nebezpečí požáru. Problém? Lithium-iont se obtížně pohybuje pevnými elektrolyty oproti tekutým. Další výzvou jsou náklady. K výrobě účinné polovodičové baterie mohou být vyžadovány opravdu vzácné materiály – včetně lanthanu, zirkonia a stříbra (v některých případech). V současné době prostě není k dispozici dostatek těchto materiálů, aby to bylo praktické v komerčním měřítku. Toyota na tom pracuje od roku 2010 a stále nemá buňku, která by byla ekonomicky životaschopná.
Vedoucí postavení Tesly v tomto odvětví se v průběhu let snižuje na kumulativní úsilí (více o tom níže) – získané v důsledku její vertikální integrace. Tesla kontroluje, jaké minerály získává, a pak ví, jak z nich postavit buňky, moduly a balíčky. Díky tomu může Tesla optimalizovat každý krok v řetězci. Naproti tomu GM (a další starší automobilky) tuto úroveň kontroly nemají. Na druhé straně mají tendenci kupovat balíčky od LG Chem, CATL, SK Innovation a dalších a jednoduše to skládat dohromady.
Tesla má příležitost inovovat a konstruovat své baterie, aby konkrétně optimalizovala jejich výkon a životnost pro vozy Tesla. A tím to nekončí. Tesla také pracuje na svých vlastních anodách, katodách, elektrolytech a technologii cell-to-pack. Kromě toho má Tesla Maxwell a Hibar pro zefektivnění výroby – je to komplexní kumulativní úsilí, které odlišuje Teslu od ostatních vstupujících do prostoru EV.
Video:Tesla Geeks Show; Hostující přispěvatel:Eli Burton je hrdý na to, že je přítelem Starmana Real Life a právě se zúčastnil nedávného startu SpaceX. Je také prezidentem a zakladatelem klubu My Tesla Adventure Tesla Owner Club. Eli je také spoluhostitelem podcastu Tesla Geeks Show a tvůrcem série komiksů The Adventures of Starman.
Vybraný obrázek s laskavým svolením společnosti CleanTechnica. Průvodce nákupem, Baterie
