Nowe akumulatory Tesli na 100 lat!

Ośrodek badawczy Tesli opracowuje nowy typ akumulatora na bazie niklu. Co ciekawe, nowe akumulatory Tesli mają wytrzymać nawet 100 lat, zapewniając w tym czasie większość swojej pierwotnej wydajności – minimum 70%.

Wyzwania związane z żywotnością akumulatorów

Jedną z największych obaw związanych z pojazdami elektrycznymi jest to, że akumulatory po kilku latach będą wymagały wymiany. To z kolei wiąże się z dużymi kosztami i sprawia, że niektóre osoby zainteresowane samochodami elektrycznymi wstrzymują się z zakupem.

Jednak docierają do nas informacje, że wkrótce bariera spowodowana zbyt krótką żywotnością akumulatorów prawdopodobnie przestanie istnieć. Wszystko to dzięki korporacjom, które opracowują nowe rozwiązania technologiczne. Wśród firm przodujących w tym zakresie znajduje się Tesla – znany na całym świecie amerykański producent samochodów elektrycznych, stacji ładowania, paneli fotowoltaicznych i akumulatorów.

Osiągnięcie Tesli: akumulator na 100 lat

Rosnące zainteresowanie pojazdami elektrycznymi skłoniło Teslę do poprowadzenia nowych badań. Firma demonstruje akumulatory, które potencjalnie mogą przetrwać dłużej niż większość ludzi – nawet 100 lat!

Miłośnicy Tesli prawdopodobnie słyszeli już o Jeffie Dahnie, który jest profesorem na Uniwersytecie Dalhousie. W 2016 r. firma Tesla rozpoczęła w Kanadzie badania nad zaawansowanymi bateriami Tesla Advanced Battery Research, współpracując z laboratorium Jeffa Dahna na Uniwersytecie Dalhousie w Halifax w Kanadzie. Dahn jest uważany za pioniera w dziedzinie akumulatorów litowo-jonowych. Pracuje on nad akumulatorami litowo-jonowymi niemal od momentu ich wynalezienia. Przypisuje mu się zasługę w wydłużeniu cyklu życia ogniw, co pomogło w ich komercjalizacji.

Główny cel bieżącej współpracy jego zespołu z Teslą zakłada zwiększenie gęstości energii i wydłużenie czasu eksploatacji akumulatorów litowo-jonowych, a także obniżenie ich kosztów. Wygląda na to, że zespołowi badawczemu udało się osiągnąć to do czego dążono. Grupa twierdzi, że stworzyła akumulator, który w odpowiednich warunkach może działać przez 100 lat. Grupa opracowała już wiele patentów i dokumentów dotyczących akumulatorów dla Tesli. Producent samochodów niedawno przedłużył umowę z grupą do 2026 roku, dodając dwóch nowych liderów, którzy będą pod opieką Dahna.

Jeden z tych nowych liderów, Michael Metzger, wraz z samym Dahnem i kilkoma doktorami z programu, zostali wymienieni jako autorzy nowej pracy badawczej zatytułowanej: „Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2 as a Superior Alternative to LiFePO4 for Long-Lived Low Voltage Li-Ion Cells”. Pracę opublikowano w czasopiśmie Journal of the Electrochemical Society.

Przewaga rozwiązania nad akumulatorami LFP

Naukowcy Tesla Advanced Battery Research opowiadają o nowym typie akumulatora, który stworzyli na bazie niklu. Wypada on korzystnie w porównaniu z ogniwami litowo-żelazowo-fosforanowymi (LFP) pod względem nie tylko ładowania, ale i gęstości energii. Wyższa gęstość energii pozwoli na zwiększenie zasięgu przy mniejszej liczbie akumulatorów w pojeździe.

Chemia LFP ma mniejszą gęstość energii niż bardziej rozpowszechnione alternatywy litowo-jonowe. Jest za to tańsza, trwalsza i podobno także bardziej bezpieczna. LFP może wytrzymać do 12 000 cykli ładowania i rozładowania, więc trudno znaleźć dla niej konkurenta. Jednak, jak przekonują naukowcy, nowe ogniwa NMC 532 nie wykazały utraty pojemności po prawie 2000 cykli! W artykule ekstrapolowano to na 100-letnią żywotność, choć oczywiście nie testowano akumulatora aż tak długo.

Ogniwa wykazały imponujące zachowanie pojemności przez dużą liczbę cykli:

Grupa badawcza podkreśliła, że nowe ogniwo opisane w pracy może działać przez 100 lat, jeśli jego temperatura będzie utrzymywana na poziomie 25°C:

W celu uzupełnienia wyników pomiarów cyklicznych i zbadania przyczyn lepszych parametrów ogniw NMC zastosowano bardzo precyzyjną kalorymetrię i elektrochemiczną spektroskopię impedancyjną. Ogniwa NMC, szczególnie te zrównoważone i naładowane do napięcia 3,8 V, wykazują lepszą sprawność coulombowską, mniejszy zanik pojemności i większą gęstość energii w porównaniu z ogniwami LFP, a przewidywany czas ich życia w temperaturze 25°C zbliża się do stulecia.

Jednym z kluczowych elementów wydaje się być zastosowanie elektrolitu zawierającego sole litu LiFSI. Ponadto w artykule zauważono, że korzyści te mogą dotyczyć także innych technologii chemicznych opartych na niklu, w tym tych, które nie zawierają kobaltu lub zawierają go w niewielkiej ilości.

Źródła:

Tesla Researcher Demonstrates 100-Year, 4-Million-Mile Battery, Forbes

Tesla battery research group unveils paper on new high-energy-density battery that could last 100 years, Electrec.co