Исследовательская группа Tesla по аккумуляторам в Канаде подала новую патентную заявку на способ анализа электролита в литиевой ячейке, что может помочь предотвратить отказ ячеек.
Патент был подан через исследовательскую группу Tesla по аккумуляторам под руководством Джеффа Дана в Галифаксе.
Джефф Дан считается пионером в области литий-ионных аккумуляторов. Он работает над литий-ионными аккумуляторами практически с момента их изобретения. Ему приписывают заслугу в увеличении срока службы ячеек, что способствовало их коммерциализации. В настоящее время его работа сосредоточена в основном на потенциальном увеличении плотности энергии и долговечности.
В 2016 году Дан перевел свою исследовательскую группу из 20-летнего исследовательского соглашения с 3M в новое партнерство с Tesla в рамках недавно образованной программы «Промышленное исследование NSERC/Tesla Canada».
В рамках соглашения Tesla инвестировала в новую исследовательскую лабораторию рядом с группой Дана недалеко от Галифакса, Новая Шотландия.
Мы мало что слышали от Дана за последние несколько лет, но ранее мы сообщали, что его группа работает над добавками к электролиту с целью повышения производительности химического состава литий-ионных аккумуляторов.
Ранее в этом году группа начала подавать патенты на аккумуляторные технологии для Tesla, а сегодня была обнародована новая заявка.
Она называется «Метод и система для определения концентрации компонентов электролита для литий-ионных ячеек».
Изобретение описано в аннотации к патентной заявке:
«Представлен реализованный с помощью компьютера метод определения концентрации компонента электролита в литий-ионной ячейке или для нее. Метод включает предоставление спектрометру инструкций для захвата спектра образца раствора электролита и генерации сигнала. Метод включает анализ сигнала для определения одной или нескольких спектральных характеристик спектра. Метод включает подготовку базы данных спектров, соответствующих растворам с заданными концентрациями компонента электролита, причем база данных включает множество спектральных характеристик для каждого раствора. Метод далее включает определение модели машинного обучения (ML) с использованием базы данных спектров. Метод включает определение концентрации компонента электролита в образце раствора с использованием модели машинного обучения».
Вот несколько изображений из новой патентной заявки Tesla:
Tesla описывает проблему с текущими электролитами и способы анализа их состояния:
Основной причиной отказа литий-ионных аккумуляторов или ячеек, особенно в высоковольтных ячейках, является деградация электролита, особенно на поверхности заряженных электродов. Существующие решения для устранения отказа ячеек и деградации электролита сосредоточены на пленках продуктов разложения электролита, которые накапливаются на поверхностях электродов. Эти пленки содержат химические группы, полученные как из растворителей электролита, так и из соли электролита, такой как гексафторфосфат лития (LiPF 6). Например, LiPF 6 разлагается до LiF и PF 5, а последний легко гидролизуется с образованием HF и PF 3O. Эти два продукта гидролиза высокореактивны на обоих электродах, и их неизбежное присутствие в растворах LiPF 6 может пагубно сказаться на производительности электродов. Хотя механизмы потребления растворителей электролита и соли электролита LiPF 6 в литий-ионных ячейках определены, не существует недорогого и точного способа характеристики неизвестного электролита и, следовательно, определения степени его деградации.
Как правило, количественный анализ растворов электролитов фокусируется на дорогостоящих аналитических инструментах, таких как спектрометры ядерного магнитного резонанса (ЯМР), газовые хроматографы-масс-спектрометры (ГХ-МС), приборы высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) и индуктивно-связанные плазменно-оптические эмиссионные спектрометры (ИСП-ОЭС), и требует значительного времени для проведения анализа. Кроме того, некоторые аналитические инструменты даже не могут измерять концентрацию компонентов электролита напрямую. Например, колонки или детекторы, используемые в методах на основе хроматографии, не могут подвергаться воздействию высокотемпературных продуктов разложения LiPF 6, поэтому эти методы фокусируются только на органических частях электролита после удаления водорастворимых частей электролита.
Полную патентную заявку можно прочитать здесь.
Обратите внимание, что компании иногда подают патенты на технологии, которые они в конечном итоге не коммерциализируют.