محقق تسلا باتری 100 ساله و 4 میلیون مایلی را به نمایش گذاشت

یکی از بزرگ‌ترین نگرانی‌ها در مورد خودروهای الکتریکی این است که باتری‌ها پس از چند سال، با هزینه‌های زیاد، نیاز به تعویض دارند. به هر حال، باتری گوشی هوشمند شما احتمالاً در عرض سه سال روزهای بهتری را تجربه خواهد کرد. اما یک محقق تسلا پس از نشان دادن باتری‌هایی که به طور بالقوه می‌توانند بیشتر از انسان‌ها عمر کنند، آماده می‌شود تا این ایده را یک‌بار برای همیشه مورد استفاده قرار دهد.

احتمالاً علاقه مندان به تسلا قبلاً نام جف دان را شنیده اند. او استاد دانشگاه دالهوسی است و از سال 2016 شریک تحقیقاتی تسلا بوده است. تمرکز او بر افزایش چگالی انرژی و طول عمر باتری های لیتیوم یونی و همچنین کاهش هزینه آنها بوده است. به نظر می رسد که دان به همراه همکارانش در تیم تحقیقاتی خود به بار مادری رسیده است. که در مقاله ای که در مجله انجمن الکتروشیمیایی منتشر شده است، این گروه ادعا می کند که یک طرح باتری ایجاد کرده است که می تواند 100 سال در شرایط مناسب دوام بیاورد.

مقاله Dahn سلول‌های مبتنی بر شیمی Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2 ("NMC 532") را با LiFePO4 مقایسه می‌کند. مورد دوم، ترکیب شیمیایی "لیتیوم آهن فسفات" (معروف به LFP) است که تسلا در حال حاضر از آن در خودروهای استاندارد مدل 3 ساخت چین و وارد شده به اروپا استفاده می کند. شیمی LFP چگالی انرژی کمتری نسبت به جایگزین های رایج لیتیوم-یون دارد، اما ارزان تر، بادوام تر و ظاهراً ایمن تر است. LFP می تواند تا 12,000 چرخه شارژ-دشارژ دوام بیاورد، بنابراین شکست دادن آن در این زمینه کار بدی نیست. سلول های NMC 532 Dahn پس از نزدیک به 2,000 چرخه هیچ افت ظرفیتی را نشان ندادند. مقاله این را به معنای طول عمر 100 ساله بیان می کند (بدیهی است که آنها باتری را به این مدت آزمایش نکرده اند).

دان همچنین در ماه مارس در سمینار بین المللی باتری در اورلاندو، فلوریدا، سخنرانی کلیدی ارائه کرد درباره باتری 4 میلیون مایلی صحبت کرد. این شامل برخی از یافته‌های مقاله، قبل از انتشار آن در این ماه است. دان داشت قبلا وعده داده بود "باتری میلیون مایلی"و از اکتبر 2017 سلول ها را بر اساس شیمی تنظیم شده خود آزمایش کرده است. ظاهراً آنها قوی بوده اند و پس از 4.5 سال دوچرخه سواری مداوم در دمای اتاق، تنها 5 درصد تخریب را مشاهده کرده اند. این بدان معنی است که آنها می توانند یک EV را برای مسافت 4 میلیون مایل قبل از نیاز به تعویض تغذیه کنند.

بخشی از دلایل طول عمر تغییر کاتدهای پلی کریستالی به تک کریستالی است که در طول چرخه شارژ-دشارژ به سرعت تجزیه نمی شوند. شیمی NMC 532 Dahn از تضادهایی با شیمی NMC 811 استفاده می‌کند که در حال حاضر توسط LG Chem استفاده می‌شود، که در کاتدهای خود هشت قسمت نیکل برای هر بخش منگنز و کبالت دارد. سال گذشته تسلا مدل Y از NMC 811 به سلول‌های شیمی NCMA شرکت LG Chem، با نام «نیکل بالا» تغییر کاربری داد. اینها در مقایسه با LFP یا NMC 811 گران هستند اما بالاترین چگالی را برای طولانی ترین برد ارائه می دهند. شیمی NCMA از نیکل، کبالت، منگنز و آلومینیوم برای کاتدهای خود استفاده می کند، اما اکثریت آن نیکل است (89٪).

NMC 532 شیمی که Dahn در حال آزمایش است، نوید یک جهش دیگر را در فناوری باتری می دهد. با این حال، خودروها نیازی به دوام 100 ساله ندارند و همچنین نیازی به طی کردن 4 میلیون مایل ندارند. با توجه به اینکه میانگین سن خودرو در ایالات متحده آمریکا 12 سال است با انجام 14,000 مایل در سال، میانگین مسافت طی شده توسط یک خودرو آمریکایی 168,000 مایل است و در اروپا بسیار کمتر است. بنابراین، در واقعیت، باتری‌هایی با دوام 4 میلیون مایلی، برنامه‌هایی مانند وسیله نقلیه به شبکه را فعال می‌کنند که سرعت چرخه تخلیه شارژ را افزایش می‌دهد. اما به احتمال زیاد برای ذخیره انرژی ساکن در خانه ها و برای ظرفیت بافر شبکه از منابع تجدیدپذیر متناوب بسیار مفید هستند.

علاقه مندان به هیدروژن اغلب استدلال می کنند که باتری ها فقط یک نقطه توقف هستند تا زمانی که وسایل نقلیه الکتریکی سلول سوختی و سیستم های ذخیره هیدروژن وارد جریان اصلی شوند. اما با همه پیشرفت‌هایی که در فناوری باتری‌ها در حال وقوع است، هیدروژن به احتمال زیاد زمانی که حجم زیادی برای حمل‌ونقل به دست می‌آید بسیار کم و دیر است. فناوری‌هایی مانند آن‌هایی که Dahn در کنار آن کار می‌کند پیشرفت های سولفور لیتیوم مانند از Theion و فناوری شارژ فوق سریع مانند StoreDot's، به این معنی است که تنها در چند سال باتری ها تمام مشکلات ایجاد شده علیه آنها را حل کرده اند.