Oorspronkelijk gepubliceerd op EV Annex.
Door Eli Burton
Volgens Elon Musk zal Tesla's langverwachte "Battery Day" worden gecombineerd met de aandeelhoudersvergadering van het bedrijf op 15 september. Voor meer informatie over batterijen vóór de grote dag, sprak ik onlangs met Ravindra Kempaiah over zijn gedachten over Tesla en mogelijke batterijverbeteringen die mogelijk worden binnenkort onthuld.
Voor een diepere duik in batterijen, bekijk een interview met Ravindra Kempaiah:
Ravindra Kempaiah is materiaalwetenschapper en promovendus aan de Universiteit van Illinois-Chicago en werkt aan elektrodematerialen voor zijn proefschrift. Naast zijn onderzoek is hij een liefhebber van elektrische voertuigen en ondernemer op het gebied van elektrische fietsen.
Daarvoor behaalde Ravindra zijn MSc in Chemistry &Nanotechnology aan de University of Waterloo in Canada in 2011 waar hij werkte aan grafeen en MSc in Chemistry aan de University of Maryland–College Park terwijl hij werkte aan nanocomposieten en vloeibare kristallen.
Nu, aan de Universiteit van Illinois-Chicago, omvat Ravindra's werk computationele studies van lithiumkinetiek in overgangsmetaaloxide-kathoden. Hij zal na zijn afstuderen later dit jaar naar Halifax, Canada verhuizen om zijn batterijonderzoek voort te zetten.
Hier zijn enkele belangrijke punten uit ons gesprek die liefhebbers van elektrische voertuigen kunnen helpen meer inzicht te krijgen in batterijtechnologie, een sleutel tot de toekomst van elektrische voertuigen.
Maxwell, een bedrijf dat Tesla onlangs heeft overgenomen, heeft een technologie om kathoden te maken zonder giftige oplosmiddelen te gebruiken. Als gevolg hiervan zijn er minder chemicaliën die de stroom van de lithium-ionen tussen de kathode en anode belemmeren, waardoor ze sneller heen en weer kunnen bewegen. Dit zorgt voor hogere acceleratiesnelheden en een snellere potentiële laadsnelheid.
Lithium gaat heen en weer tussen de anode en kathode, en na 30-40 cycli beginnen de buitenste lagen te vervallen. Het kathodemateriaal begint zijn structurele integriteit te verliezen, omdat naarmate de ionen hun opslagkanalen in en uit gaan, het nikkel heen en weer gaat tussen oxidatietoestanden en begint af te brokkelen. Na verloop van tijd verliest lithium het vermogen om tussen bepaalde ruimtes te gaan, wat resulteert in permanent verlies van bereik.
Veel factoren zijn van invloed op de gezondheid van uw batterij op de lange termijn. Temperatuur speelt de grootste rol, zeer hoge temperaturen zijn buitengewoon schadelijk voor de accu. Zeer hoge temperaturen zorgen ervoor dat de "korf" sneller degradeert. Aan de andere kant helpt een zeer koud klimaat de structuur van de bijenkorf op lange termijn te behouden, maar het is slecht voor het opladen - een erg koude batterij moet worden opgewarmd voordat hij wordt opgeladen om aanzienlijke schade te voorkomen. Om dit in perspectief te plaatsen, als je je Tesla drie weken (ongebruikt) buiten laat staan in een winter in Minnesota en je probeert hem plotseling op te laden, kunnen er "slechte" reacties in de cellen optreden. Dit kan op zijn beurt uw batterij mogelijk beschadigen.
Er zijn twee soorten potentieel verlies in batterijen:spanningsvervaging en stroomvervaging. Lithiumionen kunnen verstrikt raken in ongewenste reacties en aan het oppervlak van de anode of kathode blijven kleven, waardoor ze permanent onbruikbaar worden. Als de bijenkorf afbrokkelt en je opslagruimte verliest, wordt dat door branchewaarnemers als "capaciteitsvervaging" beschouwd. Aan de andere kant is er een "stroomvervaging" wanneer er niet veel lithium heen en weer gaat - waardoor het moeilijk wordt om energie uit de cel te krijgen.
De beste manier om na te denken over de relatie tussen lithium-ionen en de anode en kathode is die van een bij in een bijenkorf.
The Million Mile Battery🔋
Geweldige analogie door @ravikempaiah van waarom een lithium-ionbatterij met een lange levensduur als een bijenkorf is en de lithiumionen de bijen zijn 🐝 https://t.co/e4s3TyzCF4
Must Watch👇🏼 🔋 ⚡️ 🔋 👇🏼 pic.twitter.com/meBrA6YmXJ
— TeslaGeeksShow (@TeslaGeeksShow) 23 juni 2020
Volgens Ravindra is een solid-state batterij een fantastisch concept, maar het is nog 5-6 jaar verwijderd van commerciële schaal. In theorie is een solid-state batterij uiterst veilig, omdat je de (momenteel gebruikte) vloeibare elektrolyten verwijdert en vaste elektrolyten inbrengt waardoor een lekke band niet ontstaat. een risico op brand. Het probleem? Lithium-ion heeft het moeilijk om door vaste elektrolyten versus vloeibare elektrolyten te gaan. De andere uitdaging zijn de kosten. Echt zeldzame materialen - waaronder lanthaan, zirkonium en zilver (in sommige gevallen) - kunnen nodig zijn om een effectieve solid-state batterij te maken. Momenteel zijn er gewoon niet genoeg van deze materialen beschikbaar om op commerciële schaal praktisch te zijn. Toyota werkt hier al sinds 2010 aan en heeft nog steeds geen cel die economisch levensvatbaar is.
Tesla's leiderschap in de sector komt in de loop der jaren neer op een cumulatieve inspanning (meer hierover hieronder) - verkregen als gevolg van de verticale integratie. Tesla bepaalt wat voor soort mineralen het krijgt en dan weet het hoe cellen, modules en pakketten daaruit te bouwen. Hierdoor kan Tesla elke stap in de keten optimaliseren. Daarentegen hebben GM (en andere oudere autofabrikanten) dit niveau van controle niet. Op hun beurt hebben ze de neiging om pakketten van LG Chem, CATL, SK Innovation en anderen te kopen en deze gewoon in elkaar te zetten.
Tesla heeft de mogelijkheid om zijn batterijen te innoveren en te engineeren om hun prestaties en levensduur specifiek te optimaliseren voor Tesla's auto's. En daar stopt het niet. Tesla werkt ook aan zijn eigen anodes, kathodes, elektrolyten en cell-to-pack-technologie. Bovendien heeft Tesla Maxwell en Hibar om efficiënter te produceren - het is een uitgebreide cumulatieve inspanning die Tesla onderscheidt van anderen die de EV-ruimte betreden.
Video:Tesla Geeks Show; Gastbijdrager:Eli Burton is er trots op bevriend te zijn met de Real Life Starman en heeft net de recente lancering van SpaceX bijgewoond. Hij is ook voorzitter en oprichter van de My Tesla Adventure Tesla Owner Club. Eli is ook mede-presentator van de Tesla Geeks Show-podcast en maker van de stripreeks The Adventures of Starman.
Aanbevolen afbeelding met dank aan CleanTechnica. Koopgids, Batterijen
