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"Alquimista"Almizcle, acaba de lograr un avance de 0-1 en el campo de las baterías de estado sólido.

teslaLa última patente se ha hecho pública y habla de la mejora del ciclo de vida de la batería mediante nuevos materiales.

¿Cuánto ha mejorado? Como 10%.

¿No es demasiado bueno?

Pero el nuevo logro de Tesla es convertir en realidad por primera vez un material de cátodo de batería que antes sólo era teóricamente factible, abriendo una nueva puerta para el desarrollo posterior de la tecnología de baterías de estado sólido.

La aplicación de nuevos materiales puede volver a reescribir el campo energético.

¿Qué tienen de bueno los nuevos materiales para baterías de Tesla?

Veamos primero los resultados experimentales:

Durante 50 ciclos de carga y descarga, la capacidad total de la batería hecha del nuevo material catódico de Tesla disminuyó a aproximadamente el 94%.

En experimentos comparativos, la capacidad total de las baterías sin la nueva fórmula de Tesla disminuyó aproximadamente un 10%.

Si se calcula en base al kilometraje absoluto, cargar y descargar 50 veces equivaldría a unos 20.000 kilómetros de uso del automóvil.

Por lo tanto, si lo ponemos en la situación real de los coches familiares normales con al menos 60.000 a 70.000 kilómetros o incluso 100.000 kilómetros, la mejora de la atenuación de la batería mediante los nuevos materiales catódicos de Tesla es en realidad muy limitada. En otras palabras, todavía queda un largo camino por recorrer antes de la producción en masa real.

Sin embargo, lo mejor de la nueva patente de Tesla es que soluciona un problema de larga data en la industria de las baterías.Materiales catódicos ricos en manganeso.。

El truco consiste en espolvorear una pizca de carbonato de sodio.

Las baterías de estado sólido están en el camino, ¿la carbonato de sodio marca la diferencia?

En cuanto a las baterías, todo el mundo las conoce. El principio fundamental es que la reacción redox se realiza en un circuito cerrado.

Durante el proceso de descarga de la batería, el electrodo positivo de la batería está compuesto por un oxidante con un potencial relativamente positivo y estable en el electrolito. El electrodo positivo obtiene electrones durante la reacción, lo que significa que los electrones del electrodo negativo llegan al electrodo negativo. electrodo positivo a través del electrolito y reduce la energía de los iones cargados positivamente, que se liberan en el proceso.

La carga es la reacción de oxidación opuesta.

Electrodo positivo - electrolito - electrodo negativo, esta estructura básica nunca ha cambiado desde que Volta inventó la batería en 1799.

Cualquier innovación relacionada con las baterías es una "alquimia" de estas tres partes.

Por ejemplo, el concepto popular actual de batería de estado sólido es reemplazar el electrolito líquido en las baterías tradicionales con electrolitos sólidos para lograr un tamaño pequeño, gran capacidad y características de carga y descarga rápidas.

Pero la mejora del rendimiento de la batería no se produce sólo a nivel de electrolitos, sino que también es fundamental la innovación de los materiales de los electrodos positivos y negativos.

Por ejemplo, las baterías ternarias de litio o fosfato de hierro y litio más comunes llevan el nombre de los materiales del electrodo positivo.

En términos generales, el cátodo de la batería de litio ternaria es manganato de litio, níquel y cobalto (Li (NiCoMn)O2) o aluminato de litio, níquel y cobalto, y el negativo es el material de grafito. Las ventajas son alta densidad de energía, velocidad de carga y descarga rápida y atenuación de la luz. a baja temperatura.

Pero las deficiencias también son evidentes y el coste es elevado.PrincipalmentecobaltoEste elemento es mucho menos abundante en la Tierra que el manganeso o el níquel.

Por lo tanto, el alto contenido de níquel de las baterías ternarias de litio es la dirección que se sigue actualmente. Sin embargo, el período de extracción estática de las minas mundiales de níquel es de sólo unos 35 años.

Las baterías de fosfato de hierro y litio tienen muchas ventajas en términos de costo, pero su resistencia y resistencia a la descomposición no son tan buenas como las del litio ternario.

¿Existe algún material catódico que pueda equilibrar la densidad de energía y el costo?

Actualmente hay muchos intentos, uno de los cuales son los materiales catódicos ricos en manganeso, comoLiMn2O4——Óxido de litio y manganeso, sintetizado artificialmente por primera vez en 1981, es un material catódico con un canal tridimensional de iones de litio.

No hace falta decir que las reservas de litio y dimanganeso en la Tierra son mucho mayores que las de cobalto y níquel.(La diferencia entre mil millones de toneladas y millones de toneladas), el problema del costo está resuelto.

Además, el manganato de litio también tiene las ventajas de un alto potencial, respeto al medio ambiente y un alto rendimiento de seguridad. Es reconocido como el reemplazo más prometedor del óxido de cobalto de litio LiCoO2 como material catódico de la nueva generación de baterías de iones de litio.

En la próxima generación de tecnología de baterías de estado sólido, la combinación de materiales catódicos ricos en manganeso y ánodos compuestos de litio metálico se ha convertido en una ruta prometedora para la producción en masa.

Pero todo tiene un "pero": los materiales catódicos ricos en manganeso, incluido el manganato de litio, tienen un defecto fatal: la capacidad de la batería disminuye rápidamente y su vida útil se ve seriamente atenuada.

El mecanismo involucra múltiples factores. Por un lado, durante el proceso de carga y descarga, los iones de manganeso tienden a disolverse en el electrolito, provocando que el contenido de manganeso en el material disminuya, provocando con ello una atenuación del voltaje.

Por otro lado, el daño estructural del material del cátodo también es un factor importante en la atenuación de tensión. Durante el proceso de carga y descarga, el material del cátodo a base de manganeso rico en litio sufrirá cambios de volumen, lo que provocará tensión y fractura del cristal, destruyendo así la estructura del material y provocando aún más la atenuación del voltaje.

Por tanto, el método también puede partir de estos dos aspectos.

La nueva patente de Tesla utiliza un método para dopar cantidades apropiadas de iones de metales de transición para mejorar la textura y la estabilidad del material, reducir los fenómenos de disolución y precipitación y, por lo tanto, reducir la atenuación del voltaje.

En general, es aceptable el dopado de iones metálicos como zinc, hierro y níquel.Pero teniendo en cuenta la exigencia fundamental de "reducir los costes de las baterías", Tesla optó por dopar con magnesio.(fluoruro de magnesio),sodio(carbonato de sodio)。

fluoruro de magnesio Es posible que la gente común no tenga mucho contacto con él y generalmente se usa en los campos de la metalurgia, la cerámica y la óptica.perocarbonato de sodioSomos muy familiares, ¿verdad?bicarbonatoBueno ~

Por supuesto, el carbonato de sodio aquí es un producto de grado industrial y su pureza sigue siendo muy diferente de la ceniza de soda que usted y yo tenemos en nuestras cocinas.

Aunque la nueva patente de Tesla es sólo un pequeño paso hacia la incorporación de materiales catódicos ricos en manganeso en los automóviles, no se puede subestimar su importancia:

Convertir en realidad un material de cátodo de batería que antes sólo estaba disponible "teóricamente".

Utilizado en las baterías líquidas actuales, puede reducir significativamente los costos y mejorar el rendimiento.

Pero lo que es más importante es la aplicación de baterías de estado sólido en el futuro: en términos de cátodos, los materiales ricos en manganeso de bajo costo y alto rendimiento pueden satisfacer naturalmente las necesidades. Ahora Tesla ha proporcionado una solución igualmente de bajo costo.Duración de la bateríaplan.

El avance clave para romper el aparentemente imposible triángulo formado por la autonomía, el costo y el rendimiento de los vehículos eléctricos ha estado silenciosamente en nuestras cocinas.

El académico Musk ahora tiene un nuevo título:Alquimista。

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