Teslin istraživač demonstrira 100-godišnju bateriju od 4 miliona milja

Jedna od najvećih briga u vezi sa električnim vozilima je da će baterije trebati zamijeniti nakon nekoliko godina, uz velike troškove. Na kraju krajeva, baterija vašeg pametnog telefona će vjerovatno imati bolje dane za samo tri godine. Ali Teslin istraživač se sprema da jednom za svagda pokrene ovu ideju, nakon što je pokazao baterije koje bi potencijalno mogle nadživjeti većinu ljudskih bića.

Ljubitelji Tesle vjerovatno su već čuli za Jeffa Dahna. On je profesor na Univerzitetu Dalhousie i istraživački je partner Tesle od 2016. Njegov fokus je bio na povećanju gustine energije i vijeka trajanja litijum-jonskih baterija, kao i na smanjenju njihove cijene. Čini se da je Dahn pogodio materinu zajedno sa kolegama iz njegovog istraživačkog tima. U rad objavljen u časopisu Journal of the Electrochemical Society, grupa tvrdi da je kreirala dizajn baterije koja bi mogla trajati 100 godina pod pravim uslovima.

Dahnov rad suprotstavlja ćelije zasnovane na hemiji Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2 (“NMC 532”) na LiFePO4. Potonji je "litijum gvožđe fosfat" (aka LFP) hemija koju Tesla trenutno koristi u kineskom standardnom modelu 3 automobilima uvezenim u Evropu. LFP hemija ima manju gustinu energije od raširenijih litijum-jonskih alternativa, ali je jeftinija, izdržljivija i navodno sigurnija. LFP može da izdrži i do 12,000 ciklusa punjenja-pražnjenja, tako da ga nadmašiti u ovom pogledu nije težak podvig. Dahnove NMC 532 ćelije nisu pokazale gubitak kapaciteta nakon skoro 2,000 ciklusa. Rad ovo ekstrapolira da implicira 100-godišnji životni vijek (očigledno nisu toliko dugo testirali bateriju).

Dahn je također predstavio uvodnu riječ u martu na međunarodnom seminaru baterija u Orlandu, Florida, gdje je pričao o "bateriji od 4 miliona milja". Ovo je uključivalo neke od nalaza u radu, prije njegovog objavljivanja ovog mjeseca. Dahn je imao ranije obećana "baterija od milion milja", i testira ćelije na osnovu njegove prilagođene hemije od oktobra 2017. Očigledno, one su postale jake i nakon 4.5 godine neprekidnog ciklusa na sobnoj temperaturi, vidjeli su samo 5% degradacije. To bi značilo da bi mogli pokretati EV na 4 miliona milja prije nego što ih treba zamijeniti.

Deo razloga za dugovečnost je prelazak sa polikristalnih katoda na monokristalne, koje se ne kvare tako brzo tokom ciklusa punjenja-pražnjenja. Hemija NMC 532 Dahn koristi kontraste sa hemijom NMC 811 koju trenutno koristi LG Chem, koja ima osam dijelova nikla u svojim katodama za svaki dio mangana i kobalta. Prošle godine je Tesla Model Y prešao sa NMC 811 na NCMA hemijske ćelije kompanije LG Chem, zvane “visoki nikal”. Oni su skupi u poređenju sa LFP ili NMC 811, ali nude najveću gustoću za najveći domet. NCMA hemija koristi nikl, kobalt, mangan i aluminijum za svoje katode, ali većina je nikal (89%).

Hemija NMC 532 koju Dahn testira obećava još jedan iskorak u tehnologiji baterija. Međutim, automobili ne moraju da traju 100 godina, a ni 4 miliona milja. S obzirom na to prosječna starost vozila u SAD je 12 godina kada godišnje pređe 14,000 milja, srednja životna razdaljina koju vozi američki automobil je 168,000 milja, au Evropi je mnogo manja. Dakle, u stvarnosti, baterije sa izdržljivošću od 4 miliona milja omogućit će primjene kao što su vozilo-mreža, što će povećati stopu ciklusa punjenja-pražnjenja. Ali vjerojatnije je da će biti najkorisniji za skladištenje statičkog energenta u kućama i za kapacitet baferiranja mreže iz povremenog obnovljivog napajanja.

Zaljubljenici u vodonik često tvrde da su baterije samo zaustavnica dok električna vozila sa gorivnim ćelijama i sistemi za skladištenje vodonika ne dođu u mainstream. Ali uz sav razvoj koji se odvija u tehnologiji baterija, vodonik će vjerovatno biti premalo, prekasno kada stigne u količini za transport. Tehnologije poput onih na kojima Dahn radi, zajedno razvoj litijum sumpora kao što je Theion i Tehnologija ultra brzog punjenja kao što je StoreDot, značiće da su baterije za samo nekoliko godina riješile sve probleme koji su im nastali.