Новости

«Алхимик»Мускус, только что совершила прорыв 0-1 в области твердотельных батарей.

ТеслаПоследний патент был обнародован, и в нем говорится об увеличении срока службы батареи за счет новых материалов.

Насколько оно улучшилось? Около 10%.

Не слишком здорово?

Но новое достижение Теслы состоит в том, чтобы впервые воплотить в жизнь материал катода батареи, который ранее был возможен только теоретически, открыв новую дверь для последующего развития технологии твердотельных аккумуляторов.

Применение новых материалов может снова переписать энергетическое поле.

Что такого замечательного в новых материалах для аккумуляторов Tesla?

Сначала посмотрим на результаты эксперимента:

За 50 циклов зарядки и разрядки общая емкость батареи, изготовленной из нового катодного материала Теслы, снизилась примерно до 94%.

В сравнительных экспериментах общая емкость аккумуляторов без новой формулы Теслы снизилась примерно на 10%.

Если рассчитывать на основе абсолютного пробега, то 50-кратная зарядка и разрядка составит около 20 000 километров пробега автомобиля.

Следовательно, если мы сравним это с реальной ситуацией с обычными семейными автомобилями с пробегом от 60 000 до 70 000 или даже 100 000 километров, улучшение затухания заряда батареи новыми катодными материалами Tesla на самом деле будет очень ограниченным. Другими словами, до массового производства еще далеко.

Однако самое замечательное в новом патенте Теслы то, что он решает давнюю проблему аккумуляторной индустрии —Катодные материалы с высоким содержанием марганца。

Хитрость заключается в том, чтобы посыпать щепотку кальцинированной соды.

Твердотельные батареи уже в пути, кальцинированная сода имеет значение?

Что касается аккумуляторов, то с ними все знакомы. Главный принцип заключается в том, что окислительно-восстановительная реакция реализуется по замкнутому контуру.

В процессе разряда батареи положительный электрод батареи состоит из окислителя с относительно положительным потенциалом и стабильным в электролите. Положительный электрод получает электроны во время реакции, а это означает, что электроны на отрицательном электроде достигают. положительного электрода через электролит и уменьшения положительно заряженных ионов, которые выделяются при этом энергии.

Зарядка – это обратная реакция окисления.

Положительный электрод – электролит – отрицательный электрод, эта базовая структура никогда не менялась с тех пор, как Вольта изобрел батарею в 1799 году.

Любая инновация, связанная с аккумуляторами, представляет собой «алхимию» этих трех частей.

Например, в настоящее время популярная концепция твердотельных батарей заключается в замене жидкого электролита в традиционных батареях твердыми электролитами для достижения небольшого объема, большой емкости и характеристик быстрой зарядки и разрядки.

Но улучшение характеристик батареи происходит не только на уровне электролита, но и инновации в материалах положительных и отрицательных электродов также имеют решающее значение.

Например, наиболее распространенные тройные литиевые или литий-железо-фосфатные батареи названы в честь материалов положительных электродов.

Вообще говоря, катод тройной литиевой батареи представляет собой литий-никель-кобальт-манганат (Li (NiCoMn) O2) или литий-никель-кобальтовый алюминат, а отрицательным элементом является графитовый материал. Преимуществами являются высокая плотность энергии, быстрая скорость зарядки и разрядки, а также затухание света. при низкой температуре.

Но недостатки также очевидны, а стоимость высока.В основномкобальтЭтот элемент гораздо менее распространен на Земле, чем марганец или никель.

Поэтому в настоящее время разрабатывается направление, связанное с высоким содержанием никеля в тройных литиевых батареях. Однако статический период добычи никеля на мировых рудниках составляет всего около 35 лет.

Литий-железо-фосфатные батареи имеют множество преимуществ с точки зрения стоимости, но их долговечность и устойчивость к распаду не так хороши, как у тройного лития.

Существуют ли катодные материалы, которые могут сбалансировать плотность энергии и стоимость?

Сейчас предпринимается множество попыток, одна из которых — катодные материалы, богатые марганцем, такие какLiMn2O4——Оксид лития-марганца, впервые синтезированный искусственно в 1981 году, представляет собой катодный материал с трехмерным литий-ионным каналом.

Разумеется, запасы лития и димарганца на Земле значительно превышают запасы кобальта и никеля.(Разница между миллиардами тонн и миллионами тонн), проблема стоимости решена.

Кроме того, манганат лития также обладает преимуществами высокого потенциала, экологичности и высоких показателей безопасности. Он признан наиболее перспективной заменой оксида лития-кобальта LiCoO2 в качестве катодного материала литий-ионных батарей нового поколения.

В следующем поколении технологии твердотельных аккумуляторов сочетание катодных материалов, богатых марганцем, и композитных литий-металлических анодов стало направлением с многообещающими перспективами массового производства.

Но во всем есть «но». Катодные материалы, богатые марганцем, в том числе и манганат лития, имеют фатальный недостаток, то есть быстро снижается емкость аккумулятора и серьезно сокращается срок его службы.

Этот механизм включает в себя множество факторов. С одной стороны, в процессе заряда и разряда ионы марганца имеют тенденцию растворяться в электролите, в результате чего содержание марганца в материале уменьшается, тем самым вызывая ослабление напряжения.

С другой стороны, структурное повреждение материала катода также является важным фактором ослабления напряжения. В процессе зарядки и разрядки катодный материал на основе марганца, богатый литием, претерпевает изменения в объеме, вызывая деформацию и разрушение кристалла, тем самым разрушая структуру материала и вызывая дальнейшее ослабление напряжения.

Следовательно, способ также может начинаться с этих двух аспектов.

В новом патенте Теслы используется метод легирования соответствующим количеством ионов переходных металлов для улучшения текстуры и стабильности материала, уменьшения явлений растворения и осаждения и тем самым уменьшения затухания напряжения.

Вообще говоря, легирование ионами металлов, таких как цинк, железо и никель, приемлемо.Но, учитывая фундаментальное требование «снижения стоимости аккумуляторов», Tesla решила добавить магний.(фторид магния), натрий(Карбонат натрия)。

Фторид магния Обычные люди, возможно, не часто с ним контактируют, и он обычно используется в области металлургии, керамики и оптики.ноКарбонат натрияМы так знакомы, правда?пищевая содаНу~

Конечно, карбонат натрия здесь — продукт промышленного качества, и его чистота все равно сильно отличается от кальцинированной соды, которую мы с вами используем на наших кухнях.

Хотя новый патент Теслы — лишь небольшой шаг к использованию в автомобилях катодных материалов, богатых марганцем, его значение нельзя недооценивать:

Превращение в реальность материала катода батареи, который ранее был доступен только «теоретически».

Используемый в современных жидкостных батареях он может значительно снизить затраты и повысить производительность.

Но что более важно, так это применение твердотельных батарей в будущем: с точки зрения катодов, недорогие, высокопроизводительные материалы, богатые марганцем, естественным образом могут удовлетворить потребности. Теперь Tesla предложила столь же недорогое решение.Срок службы батареиплан.

Ключевой прорыв, позволяющий раскрыть, казалось бы, невозможный треугольник запаса хода, стоимости и производительности электромобиля, тихо лежал на наших кухнях.

У академика Маска появилось новое звание:Алхимик。

— соединятьавтор —

— над —

【Справочник по умному автомобилю】Исходный контент запрещено воспроизводить без разрешения учетной записи.

кликните сюда👇Следуй за мной и не забудь отметить звездочку, окей~