Νέα

"Αλχημιστής"Μόσχος, μόλις έκανε μια σημαντική ανακάλυψη 0-1 στον τομέα των μπαταριών στερεάς κατάστασης.

TeslaΤο τελευταίο δίπλωμα ευρεσιτεχνίας έχει αποκαλυφθεί στο κοινό και μιλάει για τη βελτίωση της διάρκειας ζωής της μπαταρίας από νέα υλικά.

Πόσο έχει βελτιωθεί; Περίπου 10%.

Όχι πολύ υπέροχο;

Αλλά το νέο επίτευγμα της Tesla είναι να μετατρέψει ένα υλικό καθόδου μπαταρίας που ήταν μόνο θεωρητικά εφικτό σε πραγματικότητα για πρώτη φορά, ανοίγοντας μια νέα πόρτα για την μετέπειτα ανάπτυξη της τεχνολογίας μπαταριών στερεάς κατάστασης.

Η εφαρμογή νέων υλικών μπορεί για άλλη μια φορά να ξαναγράψει το ενεργειακό πεδίο.

Τι είναι τόσο υπέροχο για τα νέα υλικά μπαταριών της Tesla;

Ας δούμε πρώτα τα πειραματικά αποτελέσματα:

Κατά τη διάρκεια 50 κύκλων φόρτισης και εκφόρτισης, η συνολική χωρητικότητα της μπαταρίας από το νέο υλικό καθόδου της Tesla μειώθηκε σε περίπου 94%.

Σε συγκριτικά πειράματα, η συνολική χωρητικότητα των μπαταριών χωρίς τη νέα φόρμουλα της Tesla μειώθηκε κατά περίπου 10%.

Αν υπολογιστεί με βάση την απόλυτη χιλιομετρική απόσταση, η φόρτιση και η αποφόρτιση 50 φορές θα ήταν περίπου 20.000 χιλιόμετρα χρήσης αυτοκινήτου.

Επομένως, αν το βάλουμε στην πραγματική κατάσταση των συνηθισμένων οικογενειακών αυτοκινήτων με τουλάχιστον 60.000 έως 70.000 χιλιόμετρα ή ακόμα και 100.000 χιλιόμετρα, η βελτίωση της εξασθένησης της μπαταρίας από τα νέα υλικά καθόδου της Tesla είναι στην πραγματικότητα πολύ περιορισμένη. Με άλλα λόγια, υπάρχει ακόμη πολύς δρόμος μέχρι την πραγματική μαζική παραγωγή.

Ωστόσο, το σπουδαίο με το νέο δίπλωμα ευρεσιτεχνίας της Tesla είναι ότι ξεπερνά ένα μακροχρόνιο πρόβλημα στη βιομηχανία μπαταριών——Καθοδικά υλικά πλούσια σε μαγγάνιο。

Το κόλπο είναι να πασπαλίσετε μια πρέζα σόδα.

Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης κυκλοφορούν, η ανθρακική σόδα κάνει τη διαφορά;

Όσο για τις μπαταρίες, όλοι είναι εξοικειωμένοι με αυτές. Η κύρια αρχή είναι ότι η αντίδραση οξειδοαναγωγής πραγματοποιείται σε κλειστό βρόχο.

Κατά τη διαδικασία εκφόρτισης της μπαταρίας, το θετικό ηλεκτρόδιο της μπαταρίας αποτελείται από ένα οξειδωτικό με σχετικά θετικό δυναμικό και σταθερό στον ηλεκτρολύτη Το θετικό ηλεκτρόδιο λαμβάνει ηλεκτρόνια κατά την αντίδραση, πράγμα που σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια στο αρνητικό ηλεκτρόδιο φτάνουν στο θετικό ηλεκτρόδιο μέσω του ηλεκτρολύτη και να μειώσει τα θετικά φορτισμένα ιόντα, τα οποία απελευθερώνονται κατά τη διαδικασία.

Η φόρτιση είναι η αντίθετη αντίδραση οξείδωσης.

Θετικό ηλεκτρόδιο - ηλεκτρολύτης - αρνητικό ηλεκτρόδιο, αυτή η βασική δομή δεν έχει αλλάξει ποτέ από τότε που ο Volta ανακάλυψε την μπαταρία το 1799.

Οποιαδήποτε καινοτομία που σχετίζεται με τις μπαταρίες είναι μια «αλχημεία» αυτών των τριών μερών.

Για παράδειγμα, η τρέχουσα δημοφιλής ιδέα της μπαταρίας στερεάς κατάστασης είναι η αντικατάσταση του υγρού ηλεκτρολύτη στις παραδοσιακές μπαταρίες με στερεούς ηλεκτρολύτες για την επίτευξη μικρού μεγέθους, μεγάλης χωρητικότητας και γρήγορης φόρτισης και εκφόρτισης.

Αλλά η βελτίωση της απόδοσης της μπαταρίας δεν είναι μόνο σε επίπεδο ηλεκτρολύτη, αλλά και η καινοτομία θετικών και αρνητικών υλικών ηλεκτροδίων είναι επίσης κρίσιμη.

Για παράδειγμα, οι πιο κοινές τριμερείς μπαταρίες λιθίου ή φωσφορικού σιδήρου λιθίου ονομάζονται από τα υλικά των θετικών ηλεκτροδίων.

Σε γενικές γραμμές, η κάθοδος της τριμερούς μπαταρίας λιθίου είναι το μαγγανικό νικέλιο λιθίου (Li(NiCoMn)O2) ή το αργιλικό νικέλιο λιθίου και το αρνητικό είναι το υλικό γραφίτη. Τα πλεονεκτήματα είναι η υψηλή ενεργειακή πυκνότητα, η γρήγορη ταχύτητα φόρτισης και εκφόρτισης και η εξασθένηση του φωτός σε χαμηλή θερμοκρασία.

Αλλά και οι ελλείψεις είναι εμφανείς και το κόστος υψηλό.ΚυρίωςκοβάλτιοΑυτό το στοιχείο είναι πολύ λιγότερο άφθονο στη γη από το μαγγάνιο ή το νικέλιο.

Επομένως, η υψηλή περιεκτικότητα σε νικέλιο των τριμερών μπαταριών λιθίου είναι η κατεύθυνση που επιδιώκεται αυτή τη στιγμή. Ωστόσο, η περίοδος στατικής εξόρυξης των παγκόσμιων ορυχείων νικελίου είναι μόνο περίπου 35 χρόνια.

Οι μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου έχουν πολλά πλεονεκτήματα όσον αφορά το κόστος, αλλά η αντοχή και η αντοχή τους στην αποσύνθεση δεν είναι τόσο καλές όσο το τριμερές λίθιο.

Υπάρχουν υλικά καθόδου που μπορούν να εξισορροπήσουν την ενεργειακή πυκνότητα και το κόστος;

Υπάρχουν πολλές προσπάθειες τώρα, μία από τις οποίες είναι πλούσια σε μαγγάνιο υλικά καθόδου, όπως π.χLiMn2O4——Οξείδιο του μαγγανίου λιθίου, που συντέθηκε για πρώτη φορά τεχνητά το 1981, είναι ένα υλικό καθόδου με τρισδιάστατο κανάλι ιόντων λιθίου.

Περιττό να πούμε ότι τα αποθέματα μαγγανίου στη γη είναι πολύ μεγαλύτερα από αυτά του κοβαλτίου και του νικελίου.(Η διαφορά μεταξύ δισεκατομμυρίων τόνων και εκατομμυρίων τόνων), το πρόβλημα κόστους λύθηκε.

Επιπλέον, το μαγγανικό λίθιο έχει επίσης τα πλεονεκτήματα του υψηλού δυναμικού, της φιλικότητας προς το περιβάλλον και των υψηλών επιδόσεων ασφαλείας.

Στην επόμενη γενιά τεχνολογίας μπαταριών στερεάς κατάστασης, ο συνδυασμός καθοδικών υλικών πλούσιων σε μαγγάνιο και σύνθετων ανόδων μετάλλου λιθίου έχει γίνει μια πολλά υποσχόμενη διαδρομή για μαζική παραγωγή.

Αλλά υπάρχει ένα "αλλά" σε όλα τα υλικά καθόδου πλούσια σε μαγγάνιο, συμπεριλαμβανομένου του μαγγανικού λιθίου, έχουν ένα θανατηφόρο ελάττωμα, δηλαδή, η χωρητικότητα της μπαταρίας μειώνεται γρήγορα και η διάρκεια ζωής της μπαταρίας μειώνεται σοβαρά.

Ο μηχανισμός περιλαμβάνει πολλούς παράγοντες. Από τη μία πλευρά, κατά τη διάρκεια της διαδικασίας φόρτισης και εκφόρτισης, τα ιόντα μαγγανίου τείνουν να διαλύονται στον ηλεκτρολύτη, προκαλώντας μείωση της περιεκτικότητας σε μαγγάνιο στο υλικό, προκαλώντας έτσι εξασθένηση της τάσης.

Από την άλλη πλευρά, η δομική βλάβη του υλικού της καθόδου είναι επίσης ένας σημαντικός παράγοντας στην εξασθένηση της τάσης. Κατά τη διαδικασία φόρτισης και εκφόρτισης, το πλούσιο σε λίθιο υλικό καθόδου με βάση το μαγγάνιο θα υποστεί αλλαγές όγκου, προκαλώντας καταπόνηση και θραύση του κρυστάλλου, καταστρέφοντας έτσι τη δομή του υλικού και προκαλώντας περαιτέρω εξασθένηση της τάσης.

Επομένως, η μέθοδος μπορεί επίσης να ξεκινήσει από αυτές τις δύο πτυχές.

Το νέο δίπλωμα ευρεσιτεχνίας της Tesla χρησιμοποιεί μια μέθοδο ντόπινγκ κατάλληλων ποσοτήτων ιόντων μετάλλων μετάπτωσης για να βελτιώσει την υφή και τη σταθερότητα του υλικού, να μειώσει τα φαινόμενα διάλυσης και καθίζησης και συνεπώς να μειώσει την εξασθένηση της τάσης.

Σε γενικές γραμμές, το ντόπινγκ μεταλλικών ιόντων όπως ο ψευδάργυρος, ο σίδηρος και το νικέλιο είναι αποδεκτό.Όμως, λαμβάνοντας υπόψη τη θεμελιώδη απαίτηση της «μείωσης του κόστους της μπαταρίας», η Tesla επέλεξε να ντοπάρει μαγνήσιο.(Φθοριούχο μαγνήσιο),νάτριο(Ανθρακικό νάτριο)。

Φθοριούχο μαγνήσιο Οι απλοί άνθρωποι μπορεί να μην έχουν μεγάλη επαφή μαζί του και γενικά χρησιμοποιείται στους τομείς της μεταλλουργίας, της κεραμικής και της οπτικής.αλλάΑνθρακικό νάτριοΕίμαστε τόσο οικείοι, σωστά;μαγειρική σόδαΛοιπόν~

Φυσικά, το ανθρακικό νάτριο εδώ είναι ένα προϊόν βιομηχανικής ποιότητας και η καθαρότητά του εξακολουθεί να είναι πολύ διαφορετική από την ανθρακική σόδα που έχουμε εσείς και εγώ στις κουζίνες μας.

Αν και το νέο δίπλωμα ευρεσιτεχνίας της Tesla είναι μόνο ένα μικρό βήμα προς την τοποθέτηση υλικών καθόδου πλούσιων σε μαγγάνιο στα αυτοκίνητα, η σημασία του δεν μπορεί να υποτιμηθεί:

Μετατρέποντας ένα υλικό καθόδου μπαταρίας που προηγουμένως ήταν μόνο «θεωρητικά» διαθέσιμο σε πραγματικότητα.

Χρησιμοποιείται σε τρέχουσες μπαταρίες υγρού, μπορεί να μειώσει σημαντικά το κόστος και να βελτιώσει την απόδοση.

Αλλά αυτό που είναι πιο σημαντικό είναι η εφαρμογή μπαταριών στερεάς κατάστασης στο μέλλον: όσον αφορά τις καθόδους, τα υλικά χαμηλού κόστους και υψηλής απόδοσης πλούσια σε μαγγάνιο μπορούν φυσικά να καλύψουν τις ανάγκες Τώρα η Tesla έχει παράσχει μια παρόμοια χαμηλού κόστους λύση.Διάρκεια ζωής μπαταρίαςσχέδιο.

Η σημαντική ανακάλυψη για να σπάσει το φαινομενικά αδύνατο τρίγωνο της αυτονομίας, του κόστους και της απόδοσης των ηλεκτρικών οχημάτων βρίσκεται ήσυχα στις κουζίνες μας.

Ο ακαδημαϊκός Μασκ έχει πλέον νέο τίτλο:Αλχημιστής。

— συνδέω-συωδεομαισυγγραφέας —

— πάνω από —

【Αναφορά έξυπνου αυτοκινήτου】Απαγορεύεται η αναπαραγωγή του αρχικού περιεχομένου χωρίς εξουσιοδότηση από τον λογαριασμό.

Κάντε κλικ ΕΔΩ👇Ακολουθήστε με και θυμηθείτε να σημειώσετε το αστέρι, εντάξει~