Tesla через свое исследовательское подразделение в Канаде опубликовала результаты исследования гибридных литий-ионных/литий-металлических элементов, которые могут быть использованы для создания, как лучше всего описать, электромобилей с увеличенным запасом хода.
Обычно, когда мы говорим об электромобилях с увеличенным запасом хода, мы имеем в виду электромобиль на аккумуляторном питании с небольшим бензиновым двигателем внутреннего сгорания, который действует как генератор для подзарядки аккумулятора, когда пользователь хочет увеличить запас хода.
BMW i3 Rex — хороший пример. Он был оснащен аккумуляторной батареей, обеспечивающей 126 миль (203 км) запаса хода на чисто электрической тяге, который мог быть увеличен до 200 миль (320 км) с помощью двигателя внутреннего сгорания.
Теперь в новой статье исследовательская группа Tesla по аккумуляторам предлагает аналогичную концепцию — но она остается полностью электрической. Как?
Циклирование литий-металла на графите для формирования гибридных литий-ионных/литий-металлических элементов
Исследование было проведено Джеффом Даном и его командой в Университете Далхаузи в Канаде.
Как мы сообщали ранее, Дан является пионером в области исследований литий-ионных аккумуляторов, и в 2016 году он сотрудничал с Tesla, которая сейчас финансирует его исследовательскую группу в Университете Далхаузи в рамках подразделения Tesla «Advanced Battery Research».
В рамках данной работы над гибридными литий-ионными/литий-металлическими элементами Дан работает со своими студентами — Мэтью Геновезе, А. Дж. Лули, Рошелль Вебер и Кэмерон Мартин. Последние двое работают непосредственно у автопроизводителя.
В статье, опубликованной в научном журнале Joule в прошлом месяце, они описывают новый тип аккумуляторного элемента, который использует преимущества как долговечности литий-ионных элементов, так и высокой энергоемкости литий-металлических элементов:
«Увеличение энергоемкости аккумуляторов снизит стоимость электромобилей и обеспечит более длительный запас хода. Замена графитового анода в обычных литий-ионных элементах на литий-металлический значительно увеличивает энергоемкость. Однако литий-металлические аноды страдают от быстрой потери емкости и короткого срока службы элементов. Для разработки элементов с высокой энергоемкостью и увеличенным сроком службы мы предлагаем гибридный литий-ионный/литий-металлический элемент, который достигается за счет целенаправленного осаждения литий-металла на графит. Хотя нежелательное осаждение лития обычно является механизмом деградации в обычных литий-ионных элементах, мы достигаем обратимого осаждения лития на графите с оптимизированным электролитом с двумя солями. Кроме того, поскольку аккумуляторы часто не разряжаются до 100% своей емкости, эти гибридные элементы могут работать в литий-ионном режиме с минимальной деградацией большую часть срока службы с периодическими полными циклами литий-металла для увеличения емкости».
Вот схема элементов:
Исследователи описывают в статье, что это может означать, если электромобиль будет использовать эту технологию:
«Если электромобиль с обычным литий-ионным аккумулятором может обеспечить запас хода 400 км, то гибридные элементы могут обеспечить запас хода 480 км. Ограничивая верхнее напряжение отсечки гибридных элементов для работы в литий-ионном режиме, среднее напряжение элемента и доставляемая емкость уменьшатся. В результате работа гибридного элемента в литий-ионном режиме обеспечивает энергоемкость 530 Вт·ч/л, что примерно на 25% меньше, чем у обычного литий-ионного элемента. Это приведет к запасу хода 300 км. В исследовании поведения при вождении электромобилей Smart et al.34 показали, что в среднем только 1% ежедневных поездок превышает 325 км. Следовательно, работа гибридных элементов большую часть времени в литий-ионном режиме, обеспечивая запас хода 300 км, с периодическим использованием литий-металлической части для дальних поездок > 400 км, как имитируется этим протоколом испытаний, должна быть жизнеспособной для большинства водителей».
Теперь это не значит, что они уже достигли этого. Исследование все еще находится на ранней стадии, и хотя они продемонстрировали впечатляющее улучшение производительности гибридных элементов, до коммерциализации может быть еще далеко.
Однако это не первый раз, когда Tesla исследует гибридные аккумуляторные блоки, поскольку автопроизводитель подал заявку на патенты гибридных литий-ионных/литий-металлических аккумуляторов еще в 2013 году.
Мнение Electrek
Это может стать настоящим прорывом, если оно будет реализовано.
Сейчас большинство водителей Tesla и других владельцев электромобилей с большим запасом хода ежедневно возят сотни килограммов аккумуляторов, которые на самом деле используются лишь несколько раз в год.
Это делает автомобиль менее эффективным в большинстве поездок.
Теперь каждый раз, когда я пишу об этом, куча людей говорит, что это неправда, потому что они совершают 300-мильные поездки каждую неделю. Конечно, есть исключения, но мы говорим о большинстве людей.
Нормой являются относительно короткие ежедневные поездки на работу и периодические более длительные поездки.
Этот новый аккумулятор в электромобиле позволит водителям повысить эффективность своих ежедневных поездок, сохраняя при этом долговечность своего аккумулятора, а затем, когда он понадобится, они смогут использовать аккумулятор как литий-металлический для увеличения запаса хода в дороге.
Я думаю, что это будет просто вариант, и люди по-прежнему смогут покупать электромобили с большим запасом хода.
Что вы думаете? Дайте нам знать в разделе комментариев ниже.