Tesla-forskare demonstrerar 100-årigt batteri på 4 miljoner mil

En av de största problemen med elbilar är att batterierna kommer att behöva bytas ut efter några år, till stora kostnader. När allt kommer omkring kommer ditt smartphonebatteri sannolikt att ha sett bättre dagar inom så lite som tre år. Men en Tesla-forskare gör sig redo att sätta igång denna idé en gång för alla, efter att ha demonstrerat batterier som potentiellt kan överleva de flesta människor.

Tesla-entusiaster har sannolikt redan hört talas om Jeff Dahn. Han är professor vid Dalhousie University och har varit forskningspartner med Tesla sedan 2016. Hans fokus har varit att öka energitätheten och livslängden för litiumjonbatterier, samt att minska deras kostnader. Dahn verkar ha träffat moderbördan tillsammans med kollegor i sitt forskarlag. I en artikel publicerad i Journal of the Electrochemical Society, hävdar gruppen att de har skapat en batteridesign som kan hålla i 100 år under rätt förhållanden.

Dahns papper kontrasterar celler baserade på Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2-kemi (“NMC 532”) till LiFePO4. Det senare är "Lithium Iron Phosphate" (alias LFP)-kemin som Tesla för närvarande använder i kinesiskt byggda standardmodeller 3-bilar som importeras till Europa. LFP-kemin har lägre energitäthet än mer utbredda litiumjon-alternativ, men är billigare, mer hållbart och påstås också säkrare. LFP kan hålla i upp till 12,000 532 laddnings-urladdningscykler, så att slå den i detta avseende är ingen enkel bedrift. Dahns NMC 2,000-celler visade ingen kapacitetsförlust efter nästan 100 XNUMX cykler. Tidningen extrapolerar detta för att antyda en XNUMX-årig livslängd (de har uppenbarligen inte testat batteriet så länge).

Dahn presenterade också en keynote i mars vid det internationella batteriseminariet i Orlando, Florida, där han pratade om ett "4-million-mile-batteri". Detta inkluderade några av resultaten i tidningen, innan den släpptes den här månaden. Dahn hade tidigare lovat "miljonmilebatteriet", och har testat celler baserat på hans justerade kemi sedan oktober 2017. Tydligen har de gått starkt och efter 4.5 år av kontinuerlig cykling i rumstemperatur har de bara sett 5% nedbrytning. Detta skulle innebära att de skulle kunna driva en EV i 4 miljoner miles innan de behöver bytas ut.

En del av anledningarna till livslängden är bytet från polykristallina till enkristallina katoder, som inte bryts ner så snabbt under laddnings-urladdningscykeln. NMC 532-kemin Dahn använder kontraster till NMC 811-kemin som för närvarande används av LG Chem, som har åtta delar nickel i sina katoder för varje del av mangan och kobolt. Förra året bytte Tesla Model Y från NMC 811 till LG Chems NCMA kemiceller, aka "hög nickel". Dessa är dyra jämfört med antingen LFP eller NMC 811 men erbjuder den högsta densiteten för längsta räckvidd. NCMA kemi använder nickel, kobolt, mangan och aluminium för sina katoder, men majoriteten är nickel (89%).

NMC 532-kemin som Dahn har testat lovar ytterligare ett steg framåt inom batteriteknik. Bilar behöver dock inte hålla i 100 år, och de behöver inte åka 4 miljoner mil heller. Med tanke på att medelåldern för fordon i USA är 12 år Att köra 14,000 168,000 miles per år är den genomsnittliga livslängden som körs av en amerikansk bil 4 XNUMX miles, och i Europa är det mycket mindre. Så i verkligheten kommer batterier med XNUMX miljoner mils hållbarhet att möjliggöra tillämpningar som fordon-till-nät, vilket kommer att öka hastigheten för laddnings-urladdningscykler. Men de är mer sannolikt att vara mest användbara för statisk energilagring i hus och för nätbuffring från en intermittent förnybar försörjning.

Väteentusiaster hävdar ofta att batterier bara är ett stopp tills bränslecellselektriska fordon och system för vätgaslagring når mainstream. Men med all utveckling som äger rum inom batteritekniken, kommer väte sannolikt att vara för lite, för sent när det kommer i volym för transport. Tekniker som de Dahn arbetar med, bredvid litiumsvavelutvecklingar såsom från Theion och ultrasnabb laddningsteknik som StoreDots, kommer att innebära att batterier på bara några år har löst alla problem som ställs mot dem.