По словам Илона Маск, долгожданный «День батареи» Теслы будет совмещен с собранием акционеров компании 15 сентября. Чтобы узнать больше об аккумуляторах перед большим днем, я недавно поговорил с Равиндрой Кемпайей о его мыслях относительно Теслы и возможных улучшениях аккумуляторов, которые могут скоро появиться.
Равиндра Кемпайя — специалист по материалам и кандидат наук в Университете Иллинойса, Чикаго, работает над электродными материалами для своей диссертации. Помимо своих исследований, он является энтузиастом электромобилей и предпринимателем в области электромобилей.
До этого Равиндра получил степень магистра в области химии и нанотехнологий в Университете Ватерлоо, Канада, в 2011 году, работая над графеном и степени магистра в области химии в Университете Мэриленда, Колледж-Парк, работая над нанокомпозитами и жидкими кристаллами.
Сейчас в Иллинойском университете, Чикаго, работа Равиндры включает вычислительные исследования кинетики лития в катодах из оксидов переходных металлов. После окончания учебы в этом году он переедет в Галифакс, Канада, чтобы продолжить исследования батареи.
Вот несколько ключевых выводов из нашего разговора, которые могут помочь энтузиастам EV получить более глубокое понимание технологии аккумуляторов — ключ к будущему электромобилей.
Что значит Максвелл для TESLA
Maxwell, недавно приобретенная компанией Tesla, обладает технологией для создания катодов без использования токсичных растворителей. В результате становится меньше химических веществ, препятствующих потоку ионов лития между катодом и анодом, что позволяет им быстрее двигаться вперед и назад. Это учитывает более высокие скорости ускорения и более высокую потенциальную скорость зарядки.
Вверху: внутри типичной литий-ионной батареи (Источник: ghbattery.net)
ПОЧЕМУ БАТАРЕИ ДЕГРАДАЮТСЯ?
Литий идет назад и вперед между анодом и катодом, и после 30-40 циклов внешние слои начинают разрушаться. Материал катода начинает терять свою структурную целостность, потому что, когда ионы входят и выходят из своих каналов хранения, никель циклически переходит между состояниями окисления и начинает крошиться. Со временем литий теряет способность перемещаться между определенными пространствами, что приводит к постоянной потере дальности.
Многие факторы влияют на долговечность вашей батареи. Температура играет самую большую роль, очень высокие температуры исключительно вредны для батареи. Очень высокие температуры приводят к быстрому разложению улья. С другой стороны, очень холодный климат помогает сохранить долгосрочную структуру улья, но это плохо для зарядки — очень холодную батарею следует разогревать перед зарядкой, чтобы избежать значительных повреждений. Для сравнения: если вы оставите свою Теслу сидящей (неиспользованной) в течение трех недель на улице зимой в Миннесоте, и вы внезапно попытаетесь перезарядить ее, внутри клеток могут возникнуть «плохие» реакции. В свою очередь, это может повредить аккумулятор.
POWER FADE VS. ХРАНЕНИЕ FADE
Существует два типа возможных потерь в батареях: падение напряжения и снижение мощности. Ионы лития могут попасть в нежелательные реакции и прилипнуть к поверхности анода или катода и стать бесполезными. Если улей рассыпается, а вы теряете хранилище, это считается «исчезновением емкости» промышленными наблюдателями. С другой стороны, происходит «затухание энергии», когда не хватает лития туда-сюда, что затрудняет получение энергии из клетки.
Лучший способ думать о связи между ионами лития и анодом и катодом — это пчела в улье.
КОГДА МЫ ВИДИМ ТВЕРДОУЮ БАТАРЕЮ?
По словам Равиндры, твердотельные батареи — это фантастическая концепция, но до коммерческого масштаба еще 5-6 лет. Теоретически, твердотельная батарея чрезвычайно безопасна, потому что вы удаляете (используемые в настоящее время) жидкие электролиты и помещаете твердые электролиты, делая прокол не опасным для пожара. Эта проблема? Литий-ионный испытывает трудности при движении по твердым электролитам по сравнению с жидкими. Другой проблемой является стоимость. Это действительно редкие материалы, включая лантан, цирконий и серебро (в некоторых случаях), которые могут потребоваться для создания эффективной твердотельной батареи. В настоящее время этих материалов недостаточно для практического использования в коммерческих масштабах. Toyota работает над этим с 2010 года, и у них до сих пор нет экономически выгодной ячейки.
Что делает батареи TESLA настолько продвинутыми?
В течение многих лет лидерство Tesla в отрасли сводится к совокупным усилиям (подробнее об этом ниже), полученным в результате их вертикальной интеграции. Тесла контролирует, какие минералы они получают, а затем они знают, как строить клетки, модули и пакеты. В результате они могут оптимизировать каждый шаг в цепочке. Напротив, GM (и другие устаревшие автопроизводители) не имеют такого уровня контроля. В свою очередь, они, как правило, покупают пакеты от LG (и других) и просто собирают их вместе.
Тесла имеет возможность вводить новшества и разрабатывать свои батареи, чтобы специально оптимизировать их производительность и долговечность для своего автомобиля. И это не останавливается на достигнутом, Тесла также работает над своими собственными анодами, катодами, электролитами и их технологией ячейки к упаковке. Кроме того, у Tesla есть Maxwell и Hibar, чтобы сделать производство более эффективным — это комплексное накопительное усилие, которое отличает Tesla от других, выходящих в пространство EV.
Чтобы глубже погрузиться в батарейки, посмотрите наше интервью с Равиндрой ниже …
ВИДЕО
===
Видео: Tesla Geeks Show; Гость Автор: Эли Бертон гордится тем, что дружит с Real Life Starman и только что посетил недавний запуск SpaceX. Он также является президентом и основателем Клуба владельцев My Tesla Adventure Tesla. Эли также является соведущим подкаста Тесла Гикс Шоу и создателем серии комиксов «Приключения Стармана».
