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"Alchimist"Moschus, hat gerade einen 0:1-Durchbruch im Bereich der Festkörperbatterien geschafft.

TeslaDas neueste Patent wurde der Öffentlichkeit zugänglich gemacht und befasst sich mit der Verbesserung der Batterielebensdauer durch neue Materialien.

Wie sehr hat es sich verbessert? Ungefähr 10%.

Nicht so toll?

Aber Teslas neue Errungenschaft besteht darin, ein Batteriekathodenmaterial, das bisher nur theoretisch realisierbar war, erstmals in die Realität umzusetzen und damit eine neue Tür für die spätere Entwicklung der Festkörperbatterietechnologie zu öffnen.

Der Einsatz neuer Materialien könnte das Energiefeld noch einmal neu definieren.

Was ist das Tolle an Teslas neuen Batteriematerialien?

Schauen wir uns zunächst die experimentellen Ergebnisse an:

Während 50 Lade- und Entladezyklen sank die Gesamtkapazität der Batterie aus Teslas neuem Kathodenmaterial auf etwa 94 %.

In Vergleichsexperimenten verringerte sich die Gesamtkapazität von Batterien ohne Teslas neue Formel um etwa 10 %.

Berechnet man die absolute Fahrleistung, entspräche das 50-malige Laden und Entladen einer Autonutzung von etwa 20.000 Kilometern.

Wenn wir es also auf die reale Situation gewöhnlicher Familienautos mit mindestens 60.000 bis 70.000 Kilometern oder sogar 100.000 Kilometern übertragen, ist die Verbesserung der Batteriedämpfung durch Teslas neue Kathodenmaterialien tatsächlich sehr begrenzt. Mit anderen Worten: Bis zur tatsächlichen Massenproduktion ist es noch ein weiter Weg.

Das Tolle an Teslas neuem Patent ist jedoch, dass es ein seit langem bestehendes Problem in der Batterieindustrie löst –Manganreiche Kathodenmaterialien。

Der Trick besteht darin, eine Prise Soda darüberzustreuen.

Feststoffbatterien sind unterwegs, Soda macht einen Unterschied?

Jeder kennt das Prinzip von Batterien: Die Redoxreaktion läuft in einem geschlossenen Kreislauf ab.

Während des Entladevorgangs der Batterie besteht die positive Elektrode der Batterie aus einem Oxidationsmittel mit relativ positivem Potenzial und ist im Elektrolyten stabil. Die positive Elektrode erhält während der Reaktion Elektronen, was bedeutet, dass die Elektronen auf die negative Elektrode gelangen positive Elektrode durch den Elektrolyten und reduzieren die dabei freiwerdenden positiv geladenen Ionen.

Die Aufladung ist die entgegengesetzte Oxidationsreaktion.

Positive Elektrode – Elektrolyt – negative Elektrode, dieser Grundaufbau hat sich seit der Erfindung der Batterie durch Volta im Jahr 1799 nie verändert.

Jede Innovation im Zusammenhang mit Batterien ist eine „Alchemie“ dieser drei Teile.

Beispielsweise besteht das derzeit beliebte Konzept von Festkörperbatterien darin, den flüssigen Elektrolyten in herkömmlichen Batterien durch feste Elektrolyte zu ersetzen, um eine geringe Größe, große Kapazität und schnelle Lade- und Entladeeigenschaften zu erreichen.

Die Verbesserung der Batterieleistung betrifft jedoch nicht nur die Elektrolytebene, sondern auch die Innovation positiver und negativer Elektrodenmaterialien ist von entscheidender Bedeutung.

Beispielsweise sind die gängigsten ternären Lithium- oder Lithium-Eisenphosphat-Batterien nach den positiven Elektrodenmaterialien benannt.

Im Allgemeinen besteht die Kathode einer ternären Lithiumbatterie aus Lithium-Nickel-Kobalt-Manganat (Li(NiCoMn)O2) oder Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminat, und das Negativ ist Graphitmaterial. Die Vorteile sind hohe Energiedichte, schnelle Lade- und Entladegeschwindigkeit und Lichtdämpfung bei niedriger Temperatur.

Aber auch die Mängel liegen auf der Hand und die Kosten sind hoch.HauptsächlichKobaltDieses Element kommt auf der Erde weitaus seltener vor als Mangan oder Nickel.

Daher ist der hohe Nickelgehalt ternärer Lithiumbatterien die derzeit verfolgte Richtung. Allerdings beträgt die statische Abbaudauer weltweiter Nickelminen nur etwa 35 Jahre.

Lithium-Eisenphosphat-Batterien bieten viele Kostenvorteile, ihre Lebensdauer und Zerfallsbeständigkeit sind jedoch nicht so gut wie bei ternärem Lithium.

Gibt es Kathodenmaterialien, die Energiedichte und Kosten ausgleichen können?

Mittlerweile gibt es viele Versuche, einer davon sind manganreiche Kathodenmaterialien, wie zLiMn2O4——Lithiummanganoxid1981 erstmals künstlich synthetisiert, ist ein Kathodenmaterial mit einem dreidimensionalen Lithiumionenkanal.

Es versteht sich von selbst, dass die Manganreserven auf der Erde viel größer sind als die von Kobalt und Nickel.(Der Unterschied zwischen Milliarden Tonnen und Millionen Tonnen), das Kostenproblem ist gelöst.

Darüber hinaus bietet Lithiummanganat die Vorteile eines hohen Potenzials, einer hohen Umweltfreundlichkeit und einer hohen Sicherheitsleistung. Es gilt als der vielversprechendste Ersatz für Lithiumkobaltoxid LiCoO2 als Kathodenmaterial der neuen Generation von Lithium-Ionen-Batterien.

In der nächsten Generation der Festkörperbatterietechnologie ist die Kombination manganreicher Kathodenmaterialien und zusammengesetzter Lithiummetallanoden zu einem vielversprechenden Weg für die Massenproduktion geworden.

Aber es gibt in allem ein „Aber“. Manganreiche Kathodenmaterialien, einschließlich Lithiummanganat, haben einen fatalen Fehler, das heißt, die Batteriekapazität nimmt schnell ab und die Batterielebensdauer wird erheblich verkürzt.

Der Mechanismus umfasst mehrere Faktoren. Einerseits neigen Manganionen während des Lade- und Entladevorgangs dazu, sich im Elektrolyten aufzulösen, wodurch der Mangangehalt im Material abnimmt und es dadurch zu einer Spannungsdämpfung kommt.

Andererseits ist auch die Strukturschädigung des Kathodenmaterials ein wichtiger Faktor für die Spannungsdämpfung. Während des Lade- und Entladevorgangs erfährt das Lithium-reiche Kathodenmaterial auf Manganbasis Volumenveränderungen, was zu Spannungen und Brüchen des Kristalls führt, wodurch die Struktur des Materials zerstört und eine weitere Spannungsdämpfung verursacht wird.

Daher kann die Methode auch von diesen beiden Aspekten ausgehen.

Teslas neues Patent nutzt eine Methode zur Dotierung geeigneter Mengen an Übergangsmetallionen, um die Textur und Stabilität des Materials zu verbessern, Auflösungs- und Ausfällungsphänomene zu reduzieren und dadurch die Spannungsdämpfung zu reduzieren.

Im Allgemeinen ist die Dotierung mit Metallionen wie Zink, Eisen und Nickel akzeptabel.Angesichts der grundsätzlichen Forderung „Senkung der Batteriekosten“ entschied sich Tesla jedoch für die Zugabe von Magnesium.(Magnesiumfluorid),Natrium(Natriumcarbonat)。

Magnesiumfluorid Normale Menschen haben möglicherweise nicht viel Kontakt damit und es wird im Allgemeinen in den Bereichen Metallurgie, Keramik und Optik verwendet.AberNatriumcarbonatWir kommen uns so bekannt vor, oder?BackpulverNaja~

Natürlich ist das Natriumcarbonat hier ein Produkt in Industriequalität, und seine Reinheit unterscheidet sich immer noch stark von der Soda, die Sie und ich in unserer Küche haben.

Obwohl Teslas neues Patent nur einen kleinen Schritt hin zur Verwendung manganreicher Kathodenmaterialien in Autos darstellt, ist seine Bedeutung nicht zu unterschätzen:

Ein Batteriekathodenmaterial, das bisher nur „theoretisch“ verfügbar war, in die Realität umsetzen.

Durch den Einsatz in aktuellen Flüssigbatterien können die Kosten erheblich gesenkt und die Leistung verbessert werden.

Aber was noch wichtiger ist, ist der Einsatz von Festkörperbatterien in der Zukunft: Was die Kathoden betrifft, können kostengünstige, leistungsstarke manganreiche Materialien den Bedarf natürlich decken. Jetzt hat Tesla eine ähnlich kostengünstige Lösung bereitgestellt.Batterielebensdauerplanen.

Der entscheidende Durchbruch, um das scheinbar unmögliche Dreieck aus Reichweite, Kosten und Leistung von Elektrofahrzeugen zu knacken, liegt still in unseren Küchen.

Akademiemitglied Musk hat jetzt einen neuen Titel:Alchimist。

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