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"연금술사"사향, 전고체 배터리 분야에서 0-1의 돌파구를 마련했습니다.

테슬라최신 특허가 대중에게 공개되었는데, 신소재를 통한 배터리 수명의 향상을 이야기하고 있습니다.

얼마나 개선됐나요? 약 10%.

너무 좋지 않나요?

하지만 테슬라의 새로운 성과는 이전에는 이론적으로만 가능했던 배터리 양극재를 처음으로 현실화해 후속 전고체 배터리 기술 개발의 새로운 문을 연 것입니다.

새로운 물질의 적용은 에너지 분야를 다시 한 번 다시 쓸 수 있습니다.

Tesla의 새로운 배터리 소재의 장점은 무엇입니까?

먼저 실험 결과를 살펴보겠습니다.

50번의 충방전 주기 동안 Tesla의 새로운 양극재로 만든 배터리의 전체 용량은 약 94%까지 감소했습니다.

비교 실험에서는 Tesla의 새로운 공식을 적용하지 않은 배터리의 전체 용량이 약 10% 감소했습니다.

절대 주행거리로 계산하면 50회 충전과 방전을 반복하면 약 2만km 정도의 주행거리가 됩니다.

따라서 최소 6만~7만km, 심지어 10만km를 주행하는 일반 가족용 자동차의 실제 상황에 적용한다면 테슬라의 새로운 양극재에 의한 배터리 감쇠 개선은 사실상 매우 제한적이다. 즉, 실제 양산까지는 아직 갈 길이 멀다.

하지만 테슬라의 새로운 특허의 가장 큰 장점은 배터리 업계의 오랜 문제를 돌파했다는 점이다.망간이 풍부한 양극재。

비결은 소다회를 살짝 뿌리는 것입니다.

전고체 배터리가 도로에 있는데, 소다회가 차이를 만들까요?

배터리에 관해서는 모두가 잘 알고 있습니다. 주요 원리는 산화 환원 반응이 폐쇄 루프에서 실현된다는 것입니다.

배터리의 방전 과정에서 배터리의 양극은 상대적으로 양의 전위를 가지며 전해질에서 안정적인 산화제로 구성됩니다. 양극은 반응 중에 전자를 얻습니다. 이는 음극의 전자가 도달한다는 것을 의미합니다. 양극은 전해질을 통해 에너지를 방출하는 양전하 이온을 감소시킵니다.

충전은 반대 산화 반응입니다.

양극-전해질-음극의 기본 구조는 1799년 볼타가 배터리를 발명한 이후 한 번도 변하지 않았습니다.

배터리와 관련된 모든 혁신은 이 세 부분의 "연금술"입니다.

예를 들어, 현재 인기 있는 전고체 배터리 개념은 기존 배터리의 액체 전해질을 고체 전해질로 대체하여 작은 부피, 큰 용량, 빠른 충방전 특성을 구현하는 것입니다.

하지만 배터리 성능 향상은 전해질 수준뿐만 아니라 양극재와 음극재의 혁신도 중요하다.

예를 들어, 가장 일반적인 삼원계 리튬 또는 인산철리튬 배터리는 양극 재료의 이름을 따서 명명되었습니다.

일반적으로 삼원계 리튬전지의 음극은 리튬니켈코발트망간산염(Li(NiCoMn)O2) 또는 리튬니켈코발트알루미네이트이며 음극은 흑연재료로 높은 에너지밀도, 빠른 충방전속도, 광감쇠 등의 장점이 있다. 저온에서.

하지만 단점도 뚜렷하고 비용도 많이 든다.주로코발트이 원소는 망간이나 니켈보다 지구상에 훨씬 덜 풍부합니다.

따라서 3원계 리튬전지의 높은 니켈 함량이 현재 추구되고 있는 방향이다. 그러나 글로벌 니켈 광산의 정적 채굴 기간은 약 35년에 불과하다.

인산철리튬 배터리는 비용 측면에서 많은 장점이 있지만, 내구성과 부패에 대한 저항성은 삼원계 리튬만큼 좋지 않습니다.

에너지 밀도와 비용의 균형을 맞출 수 있는 양극재가 있나요?

현재 많은 시도가 있는데, 그 중 하나가 다음과 같은 망간이 풍부한 양극재입니다.리망간2O4——리튬망간산화물1981년 최초로 인공적으로 합성된 는 3차원 리튬이온 채널을 지닌 양극재이다.

말할 필요도 없이 지구상의 리튬과 디망간의 매장량은 코발트와 니켈의 매장량보다 훨씬 높습니다.(10억톤과 100만톤의 차이), 비용 문제가 해결되었습니다.

또한, 망간산리튬은 높은 잠재력, 환경 친화성, 높은 안전 성능 등의 장점을 갖고 있어 차세대 리튬이온 배터리의 양극재로 리튬코발트산화물 LiCoO2를 대체할 가장 유망한 소재로 인식되고 있습니다.

차세대 전고체 배터리 기술에서는 망간이 풍부한 양극재와 복합 리튬 금속 음극을 결합하는 것이 대량 생산 전망이 널리 유망한 경로가 되었습니다.

하지만 모든 것에는 '그러나'가 있다. 망간산리튬을 비롯한 망간이 풍부한 양극재는 배터리 용량이 빨리 줄어들고 배터리 수명이 심각하게 줄어든다는 치명적인 결점이 있다.

메커니즘에는 여러 요소가 포함됩니다. 한편, 충방전 과정에서 망간 이온이 전해질에 용해되는 경향이 있어 재료 내 망간 함량이 감소하여 전압 감쇠를 유발합니다.

한편, 양극재의 구조적 손상도 전압 감쇠의 중요한 요소이다. 충전 및 방전 과정에서 리튬이 풍부한 망간 기반 양극재는 부피 변화를 겪게 되어 결정의 변형과 파손을 유발하여 재료의 구조를 파괴하고 전압 감쇠를 더욱 유발합니다.

따라서 이 방법 역시 이 두 가지 측면에서 출발할 수 있다.

Tesla의 새로운 특허는 물질의 질감과 안정성을 향상시키고, 용해 및 석출 현상을 줄여 전압 감쇠를 줄이기 위해 적절한 양의 전이 금속 이온을 도핑하는 방법을 사용합니다.

일반적으로 아연, 철, 니켈과 같은 금속 이온의 도핑이 허용됩니다.그러나 '배터리 비용 절감'이라는 근본적인 요구를 고려해 테슬라는 마그네슘 도핑을 선택했다.(불화마그네슘),나트륨(탄산나트륨)。

불화마그네슘 일반 사람들은 접촉이 많지 않을 수 있으며 일반적으로 야금, 도자기 및 광학 분야에서 사용됩니다.하지만탄산나트륨우리는 너무 친숙하죠?베이킹 소다음~

물론 여기의 탄산나트륨은 공업용 제품이고 그 순도는 여러분과 제가 주방에서 사용하는 소다회와는 여전히 매우 다릅니다.

Tesla의 새로운 특허는 망간이 풍부한 음극 소재를 자동차에 적용하기 위한 작은 단계에 불과하지만 그 중요성을 과소평가할 수는 없습니다.

이전에는 '이론적으로'만 가능했던 배터리 양극재를 현실로 구현합니다.

현재 액체 배터리에 사용하면 비용을 크게 절감하고 성능을 향상시킬 수 있습니다.

그러나 더 중요한 것은 미래에 전고체 배터리를 적용하는 것입니다. 음극의 경우, 저비용, 고성능 망간이 풍부한 재료가 자연스럽게 요구를 충족할 수 있습니다. 이제 Tesla는 유사한 저비용 솔루션을 제공했습니다.배터리 수명계획.

전기 자동차의 주행 가능 거리, 비용, 성능이라는 불가능해 보이는 삼각 관계를 깨기 위한 핵심 혁신은 우리 주방에 조용히 놓여 있었습니다.

Academician Musk는 이제 새로운 직함을 갖게 되었습니다.연금술사。

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