Veröffentlicht auf 28. Juni 2020 |
vom Gastbeitragenden
Ursprünglich veröffentlicht am EV Anhang.
Von Eli Burton
Gemäß Elon MuskDer mit Spannung erwartete „Battery Day“ von Tesla wird mit der Hauptversammlung des Unternehmens am 15. September kombiniert. Um vor dem großen Tag mehr über Batterien zu erfahren, habe ich kürzlich mit Ravindra Kempaiah über seine Gedanken zu Tesla und mögliche Batterieverbesserungen gesprochen Macht bald enthüllt werden.
Tesla Kauai PV-Batterieanlage. Bild mit freundlicher Genehmigung von Tesla
Ravindra Kempaiah ist Materialwissenschaftler und Doktorand an der Universität von Illinois – Chicago und arbeitet an Elektrodenmaterialien für seine Diplomarbeit. Abgesehen von seiner Forschung ist er ein Enthusiast und Unternehmer für Elektrofahrzeuge im Bereich Elektrofahrräder.
Zuvor hatte Ravindra 2011 seinen MSc in Chemie und Nanotechnologie an der University of Waterloo in Kanada erworben und sich mit Graphen und MSc in Chemie an der University of Maryland-College Park befasst, während er an Nanokompositen und Flüssigkristallen arbeitete.
An der Universität von Illinois – Chicago umfasst Ravindras Arbeit rechnergestützte Untersuchungen der Lithiumkinetik in Übergangsmetalloxidkathoden. Er wird nach seinem Abschluss später in diesem Jahr nach Halifax, Kanada, ziehen, um seine Batterieforschung fortzusetzen.
Hier finden Sie eine Handvoll wichtiger Erkenntnisse aus unserem Gespräch, die EV-Enthusiasten helfen könnten, ein besseres Verständnis für Batterietechnologie zu erlangen – ein Schlüssel für die Zukunft von Elektrofahrzeugen.
Was Maxwell für Tesla bedeutet
Maxwell, ein Unternehmen, das Tesla kürzlich übernommen hathat eine Technologie zur Herstellung von Kathoden ohne Verwendung toxischer Lösungsmittel. Infolgedessen behindern weniger Chemikalien den Fluss der Lithiumionen zwischen Kathode und Anode, so dass sie sich schneller hin und her bewegen können. Dies ermöglicht höhere Beschleunigungsraten und eine schnellere potenzielle Ladungsrate.
Warum sich Batterien verschlechtern
Lithium bewegt sich zwischen Anode und Kathode hin und her, und nach 30 bis 40 Zyklen beginnen die äußeren Schichten zu zerfallen. Das Kathodenmaterial beginnt seine strukturelle Integrität zu verlieren, da das Nickel beim Ein- und Aussteigen der Ionen in ihre Speicherkanäle zwischen den Oxidationsstufen wechselt und zu bröckeln beginnt. Mit der Zeit verliert Lithium die Fähigkeit, zwischen bestimmten Räumen zu wechseln, was zu einem dauerhaften Reichweitenverlust führt.
Viele Faktoren wirken sich auf die langfristige Gesundheit Ihrer Batterie aus. Die Temperatur spielt die größte Rolle, sehr hohe Temperaturen schädigen die Batterie außerordentlich. Sehr hohe Temperaturen führen dazu, dass sich der „Bienenstock“ schneller abbaut. Auf der anderen Seite trägt ein sehr kaltes Klima dazu bei, die langfristige Struktur des Bienenstocks zu erhalten, aber es ist schlecht zum Laden – ein sehr kalter Akku sollte vor dem Laden aufgewärmt werden, um erhebliche Schäden zu vermeiden. Um dies ins rechte Licht zu rücken: Wenn Sie Ihren Tesla in einem Winter in Minnesota drei Wochen lang draußen (unbenutzt) sitzen lassen und plötzlich versuchen, ihn aufzuladen, können in den Zellen „schlechte“ Reaktionen auftreten. Dies könnte möglicherweise Ihre Batterie beschädigen.
Power Fade vs. Storage Fade
Es gibt zwei Arten von potenziellen Verlusten bei Batterien: Spannungsabfall und Stromabfall. Lithiumionen können in unerwünschten Reaktionen eingeschlossen werden und an der Oberfläche der Anode oder Kathode haften und dauerhaft unbrauchbar werden. Wenn der Bienenstock zusammenbricht und Sie Speicherplatz verlieren, wird dies von Branchenbeobachtern als "Kapazitätsschwund" angesehen. Auf der anderen Seite kommt es zu einem „Power Fade“, wenn nicht viel Lithium hin und her fließt – was es schwierig macht, Energie aus der Zelle zu holen.
Der beste Weg, um über die Beziehung zwischen Lithiumionen und Anode und Kathode nachzudenken, ist die einer Biene in einem Bienenstock.
Die Million Mile Batterie?
Tolle Analogie von @ravikempaiah warum langlebige Lithium-Ionen-Batterie wie ein Behive ist und die Lithium-Ionen die Bienen sind ? https://t.co/e4s3TyzCF4
Must Watch?? ? ⚡️ ? ?? pic.twitter.com/meBrA6YmXJ
– TeslaGeeksShow (@TeslaGeeksShow) 23. Juni 2020
Wann sehen wir eine Festkörperbatterie?
Laut Ravindra ist eine Festkörperbatterie ein fantastisches Konzept, aber noch 5 bis 6 Jahre vom kommerziellen Maßstab entfernt. Theoretisch ist eine Festkörperbatterie äußerst sicher, da Sie die (derzeit verwendeten) flüssigen Elektrolyte entfernen und Festelektrolyte einbringen, wodurch eine Panne entsteht nicht Brandgefahr. Das Problem? Lithium-Ionen haben es schwer, sich durch feste Elektrolyte im Vergleich zu flüssigen zu bewegen. Die andere Herausforderung sind die Kosten. Wirklich seltene Materialien – einschließlich Lanthan, Zirkonium und Silber (in einigen Fällen) – können erforderlich sein, um eine effektive Festkörperbatterie herzustellen. Derzeit sind nicht genügend dieser Materialien verfügbar, um im kommerziellen Maßstab praktikabel zu sein. Toyota arbeitet seit 2010 daran und verfügt noch immer nicht über eine wirtschaftlich tragfähige Zelle.
Was macht Teslas Batterien so fortschrittlich?
Die Branchenführerschaft von Tesla im Laufe der Jahre beruht auf kumulativen Anstrengungen (mehr dazu weiter unten), die durch die vertikale Integration erzielt wurden. Tesla kontrolliert, welche Art von Mineralien es erhält, und weiß dann, wie man daraus Zellen, Module und Packungen baut. Dadurch kann Tesla jeden Schritt in der Kette optimieren. Im Gegensatz dazu haben GM (und andere ältere Autohersteller) diese Kontrolle nicht. Im Gegenzug kaufen sie in der Regel Packungen von LG Chem, CATL, SK Innovation und anderen und stellen sie einfach zusammen.
Tesla hat die Möglichkeit, seine Batterien zu innovieren und zu konstruieren, um deren Leistung und Langlebigkeit für Teslas Autos gezielt zu optimieren. Und es hört hier nicht auf. Tesla arbeitet auch an eigenen Anoden, Kathoden, Elektrolyten und Cell-to-Pack-Technologie. Darüber hinaus hat Tesla Maxwell und Hibar Um eine effizientere Fertigung zu erreichen, ist dies eine umfassende kumulative Anstrengung, die Tesla von anderen unterscheidet, die in den EV-Bereich eintreten.
Weitere Informationen zu Batterien finden Sie in unserem Interview mit Ravindra unten…
Video: Tesla Geeks Show;; Gastbeitrag: Eli Burton ist stolz, mit dem befreundet zu sein Real Life Starman und nur nahm an der jüngsten Einführung von SpaceX teil. Er ist auch Präsident und Gründer der Mein Tesla-Abenteuer Tesla Owner Club. Eli ist auch Co-Moderator der Tesla Geeks Show Podcast und Schöpfer von Die Abenteuer von Starman Comic-Serie.
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