Исследовательская группа Tesla по аккумуляторам под руководством Джеффа Дона в Галифаксе подала заявку на патент, описывающий новую химию аккумуляторных ячеек, которая приведет к более быстрой зарядке и разрядке, лучшему сроку службы и даже более низкой стоимости.
Джефф Дон считается пионером в области литий-ионных аккумуляторных ячеек. Он занимался литий-ионными аккумуляторами практически с момента их изобретения. Он внес вклад в увеличение жизненного цикла ячеек, что способствовало их коммерциализации. Его работа сейчас сосредоточена в основном на потенциальном увеличении плотности энергии и долговечности.
В 2016 году Дон перевел свою исследовательскую группу с 20-летнего исследовательского соглашения с 3M на новое партнерство с Tesla в рамках недавно образованной «Промышленной исследовательской программы NSERC/Tesla Canada».
По условиям соглашения Tesla инвестировала в новую исследовательскую лабораторию недалеко от группы Дона, возле Галифакса, Новая Шотландия.
Мы мало что слышали от Дона за последние несколько лет, но ранее мы сообщали, что его группа работает над добавками к электролиту для повышения производительности литий-ионных аккумуляторных ячеек.
Примерно в то время, когда мы писали об их усилиях, они, по-видимому, подали заявку на патент этой технологии, и она была опубликована прошлой ночью.
Она называется «Новые аккумуляторные системы на основе двухдобавочных электролитных систем».
На фоне заявки Дон и его команда описывают, как было доказано, что использование нескольких добавок может улучшить производительность аккумулятора, но обычно требуется до 5.
У них есть решение использовать только две добавки, и они утверждают, что это приводит к лучшей производительности, сроку службы и стоимости:
«Двухдобавочные электролитные системы, которые повышают производительность и срок службы литий-ионных аккумуляторов, снижая при этом затраты по сравнению с другими системами, полагающимися на большее количество добавок. Это раскрытие также описывает эффективные положительные и отрицательные электроды, которые работают с раскрытыми двухдобавочными электролитными системами для обеспечения дальнейших систематических улучшений».
В патентной заявке говорится, что новые двухдобавочные смеси в растворителе электролита могут использоваться с соединениями никеля, марганца и кобальта лития, также известными как химический состав аккумулятора NMC.
Он широко используется в электромобилях многими автопроизводителями, но не Tesla. Компания использовала эту технологию в своих стационарных системах хранения энергии, но для своих аккумуляторных ячеек автомобилей использует NCA.
Новый патент, поданный исследовательской группой Tesla по аккумуляторам, упоминает, что эта технология будет полезна как для электромобилей, так и для хранения энергии в энергосетях.
Для более глубокого погружения в технические детали, вот краткое изложение нового патентного заявления Tesla на аккумуляторы:
Раскрытые двухкомпонентные, добавочные электролитные системы включают: 1) виниленкарбонат (VC) в сочетании с 1,3,2-диоксатиолан-2,2-диоксидом (DTD, также известным как этиленсульфат) или другой серосодержащей добавкой (например, метилметандисульфонатом, триметиленсульфатом, 3-гидроксипропансульфоновой кислоты γ-сультоном, гликольсульфитом или другой серосодержащей добавкой); 2) фторэтиленкарбонат (FEC) в сочетании с DTD или другой серосодержащей добавкой; и 3) проп-1-ен-1,3-сультон (PES) в сочетании с DTD или другой серосодержащей добавкой. Кроме того, поскольку VC и FEC обеспечивают аналогичные улучшения (и, как полагают, работают аналогично), смесь VC и FEC может рассматриваться как только одна рабочая электролитная система. То есть, другая раскрытая двухкомпонентная, добавочная электролитная система включает смесь VC и FEC в сочетании с DTD или другой серосодержащей добавкой. При использовании в качестве части более крупной аккумуляторной системы (которая включает электролит, растворитель электролита, положительный электрод и отрицательный электрод) эти двухкомпонентные, добавочные электролитные системы обеспечивают желаемые свойства для приложений хранения энергии, в том числе в автомобильных и сетевых приложениях.
В частности, положительные электроды из оксида никеля-марганца-кобальта лития (NMC), отрицательные электроды из графита, соль лития, растворенная в органическом или неводном растворителе, который может включать метилацетат (MA), и две добавки для формирования аккумуляторной системы с желаемыми свойствами для различных приложений. Растворитель электролита может представлять собой следующие растворители по отдельности или в комбинации: этиленкарбонат (EC), этилметилкарбонат (EMC), метилацетат, пропиленкарбонат, диметилкарбонат, диэтилкарбонат, другой карбонатный растворитель (циклический или ациклический), другой органический растворитель и/или другой неводный растворитель. Растворители присутствуют в концентрациях, превышающих добавки, как правило, более 6% по весу. Растворитель может быть объединен с раскрытыми парами добавок (такими как VC с DTD, FEC с DTD, смесь VC и FEC с DTD или другая комбинация) для формирования аккумуляторной системы с желаемыми свойствами для различных приложений. Положительный электрод может быть покрыт материалом, таким как оксид алюминия (Al 2O 3), диоксид титана (Ti02) или другое покрытие. Кроме того, для снижения затрат отрицательный электрод может быть изготовлен из природного графита, однако в зависимости от структуры ценообразования в некоторых случаях искусственный графит дешевле природного.
Вот несколько чертежей из недавно опубликованной патентной заявки Tesla:
Вот полный лист спецификаций для патентной заявки:
[scribd id=398719216 key=key-kJpGl0jHDXVhrijfoIxH mode=scroll]