Tesla o zasięgu 1000 km w przyszłym roku. Czy to możliwe? Kilka słów o akumulatorach i co się dzieje w Gigafactory.
Po prezentacji nowego Powerwalla 2.0 zauważyłem że ma on prawie dwa razy większą gęstość energii przy podobnej masie. Oczywiście nie byłem jedynym. W podobnym czasie pojawiło się trochę ciekawych artykułów na ten temat po angielskiej stronie Internetu. Przyznam że mnie chemika wprawiło to w zdumienie, gdyż z powszechnych źródeł wiadomo że przy zastosowanej chemii jest to praktycznie niemożliwe. Więc co kryje się w nowych bateriach i czy jednak to możliwe?
Po pierwsze optymalizacja rozmiaru. Nowe baterie są większe. Mają objętość większą o 50%. Nowy rozmiar to 2170 zamiast 1860. Daje to lepszy stosunek masy obudowy do masy pozostałych elementów (anody, katody, separatora).
No i teraz mała powtórka z matematyki mamy baterie o pojemności 100 po zwiększeniu jej rozmiaru o 50% mamy pojemność 150. Ile musimy zwiększyć gęstość energii by uzyskać 200 % sytuacji wyjściowej. Gdyśmy zwiększyli gęstość energii o 50% uzyskalibyśmy pojemność 225. Więc by uzyskać 200 wystarczy zwiększyć gęstość tylko o 35%.
Więc jak zwiększyć gęstość energii o 35% używając obecnej technologii Panasonica czyli katody z LiNiCoAlO2 i anody z grafitu po prostu się nie da. LiNiCoAlO2 to jeden z najlepszych materiałów na katodę choć dość niebezpieczny, dlatego Tesle lubią się czasami zapalić (przegląd różnych materiałów
źródło LG Chem używa bezpieczniejszego LiNiMnCoO2 ale ma on mniejszą pojemność).
Separator ma mały wpływ na gęstość energii. Pozostaje anoda.
Anoda obecnie w komercyjnych akumulatorach prawie zawsze wykonana jest z grafitu. Tu przyda się wyjaśnienie, w bateriach litowo-jonowych nie ma czystego litu i swobodnych jonów. Lit jest związany w cząsteczce w tym wypadku LiNiCoAlO2 a jony wędrują do grafitu.
Grafit nie jest najlepszym rozwiązaniem ponieważ 6 cząsteczek węgla może zabsorbować jeden jon litu. Są lepsze rozwiązania ale do tej pory nie udawało się ich wprowadzić:
- grafen – technologia powoli wprowadzana ale droga. Swoją drogą chemicznie to nadal węgiel tylko lepiej uporządkowany stąd znacznie lepsze właściwości.
- lit – ten typ nazywany jest lit-metal od metalicznego litu. Technologia rozwijana powoli pojawiają się prototypy niestety metaliczny lit jest skrajnie reaktywny, choćby z wodą a także z separatorem który trzeba opracować na nowo. Póki co firmy nad tym pracujące pojawiają się i znikają.
Więc co nam zostało krzem. Jeden atom krzemy łączy się z czterema jonami litu. Jest tylko jeden duży problem krzem po połączeniu z litem zwiększa objętość nawet 4x co powoduje rozszerzanie się i kurczenie anody i uszkadza całą konstrukcje akumulatora już po kilku cyklach.
Można ten problem rozwiązać pokrywając włókna grafitu nanokrzemem jest parę technik.
Firma Amprius wywodząca się z ulubionego uniwersytetu Elona Muska czyli Stanford już wprowadza tego typu rozwiązania w produkcji na masową skale. Z informacji wiemy że ta technika poprawia pojemność o 10-50%. Obecnie żywotność tego typu akumulatorów ocenia się na 500 cykli a dalszy rozwój powinien dać 1000 cykli. Nad technologią osadzania krzemu pracują wszyscy wiodący producenci. To taki święty graal tej dziedziny.
Tak naprawdę sam Musk przyznał podczas wprowadzania wersji Tesli model S z akumulatorem 90 kWh że używają tego typu technologii
“it is, actually, as a result of improved cell chemistry. We’re shifting the cell chemistry for the upgraded pack to partially use silicon in the anode. This is just sort of a baby step in the direction of using silicon in the anode. We’re still primarily using synthetic graphite, but over time we’ll be using increasing amounts of silicon in the anode.”
Więc najprawdopodobniej Tesla już w najbliższych miesiącach będzie w stanie zaprezentować Tesle model S w podobnej cenie o zasięgu 1000 km. Czy to zrobi zależy tylko od Elona Muska.
o Amprius
o krzemie
Komentarze (94)
najlepsze
Zmiana gęstości energii na poziomie całego produktu - tutaj Powerwall 2.0, nie musi się wiązać ze zmianą gęstości energi podstawowego komponentu - celi. Zmieniając format z 18650 na 20700 oraz optymalizując upakowanie cel przez zmianę układu wymiany ciepła można właśnie to samo uzyskać.
Tuning anody przez domieszkowanie tlenkiem krzemu jest
Zmiany obudowy/formatu w Modelu S nie będzie w najbliższym czasie (może jak się Model 3 nasyci to popracują nad Model S2).
Nie zasięg (albo odwrotnie - czas ładowania) jest tu głównym problem, ale wciąż cena.
czyli - co 2 lub 3 lata wymiana baterii?
@LooZ: to jest bardzo pozytywne.
Kiedyś pracowałem nad produktem, który miał być na wyposażeniu każdej pomocy drogowej (typu ADAC, AAA etc.) (krótkie info tutaj), którego zadaniem było dostarczyć odpowiednik kanistra benzyny do auta elektrycznego. Szybkie podładowanie (10-15 minut) by kierowca mógł dojechać do najbliższego punktu ładowania.
Będzie więcej aut elektrycznych, wróci temat.
Cos te twoje wylliczenia gestosci nie za bardzo chyba maja sens. Najpierw liczysz ze skoro bateria urosla to wzrosla jej objetosc - pelna zgoda. Nie uwzgledniasz ze wzrosla jej masa. Dalej z samego wzrostu objetosci ze 100 do 150 wywnioskowujesz ze wystarczy zwiekszyc gestosc energii o 35% zeby uzyskac "sytuacje wyjsciowa" rowna 200 - cokolwiek to znaczy. Rozumiem podstawowy zamysl - im wieksze pojedyncze ogniwo tym lepszy stosunek masy nazwijmy
Na linii produkcyjnej wprowadzenie takiej zmiany nie jest jedznie przeprogramowaniem sterowników.
Do tego weź pod uwagę wymogi homologacyjne.
Dorzucenie 110 kWh do całości pod względem samych kosztów to 200% ekstra wydatek (zakładając na poziomie systemowym 10kWh kosztujące 8000 Euro).
Motor, falownik - te same. Mocy mi nie przybyło. Żeby to uzyskać trzeba by dopłacić kolejne tysiaki.
Moje nastawienie
No i nie musi być to ZOE a coś ciut większego bądź wyższe wyposażenie i lądujemu przy moim.
Komentarz usunięty przez moderatora