Teslin istraživač demonstrira 100-godišnju bateriju od 4 milijuna milja

Jedna od najvećih briga u vezi s električnim vozilima je da će baterije trebati zamijeniti nakon nekoliko godina, uz velike troškove. Uostalom, baterija vašeg pametnog telefona vjerojatno će imati bolje dane za samo tri godine. No, Teslin istraživač sprema se jednom zauvijek pokrenuti ovu ideju, nakon što je pokazao baterije koje bi potencijalno mogle nadživjeti većinu ljudskih bića.

Teslini entuzijasti vjerojatno su već čuli za Jeffa Dahna. Profesor je na Sveučilištu Dalhousie i istraživački je partner Tesle od 2016. Njegov je fokus bio povećati gustoću energije i vijek trajanja litij-ionskih baterija, kao i smanjenje njihove cijene. Čini se da je Dahn s kolegama u svom istraživačkom timu pogodio opterećenje. U rad objavljen u časopisu Journal of the Electrochemical Society, grupa tvrdi da je stvorila dizajn baterije koja bi u pravim uvjetima mogla trajati 100 godina.

Dahnov rad suprotstavlja stanice temeljene na kemiji Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2 (“NMC 532”) na LiFePO4. Potonje je kemija "Lithium Iron Phosphate" (aka LFP) koju Tesla trenutno koristi u kineskom standardnom modelu 3 automobilima uvezenim u Europu. LFP kemija ima nižu gustoću energije od raširenijih litij-ionskih alternativa, ali je jeftinija, izdržljivija i navodno sigurnija. LFP može izdržati do 12,000 ciklusa punjenja-pražnjenja, tako da ga pobijediti u tom pogledu nije težak podvig. Dahnove NMC 532 ćelije nisu pokazale gubitak kapaciteta nakon gotovo 2,000 ciklusa. Rad to ekstrapolira kako bi implicirao 100-godišnji životni vijek (očito nisu toliko dugo testirali bateriju).

Dahn je također predstavio glavnu riječ u ožujku na međunarodnom seminaru baterija u Orlandu, Florida, gdje je govorio o "bateriji od 4 milijuna milja". To je uključivalo neke od nalaza u radu, prije njegovog objavljivanja ovog mjeseca. Dahn je imao prethodno obećana "baterija od milijun milja", i testira stanice na temelju njegove prilagođene kemije od listopada 2017. Očigledno su postale jake i nakon 4.5 godine neprekidnog ciklusa na sobnoj temperaturi, vidjeli su samo 5% degradacije. To bi značilo da bi mogli pokretati EV za 4 milijuna milja prije nego što ih treba zamijeniti.

Dio razloga za dugovječnost je prijelaz s polikristalnih katoda na monokristalne, koje se ne kvare tako brzo tijekom ciklusa punjenja-pražnjenja. Kemija NMC 532 Dahn koristi kontraste s kemijom NMC 811 koju trenutno koristi LG Chem, a koja ima osam dijelova nikla u svojim katodama za svaki dio mangana i kobalta. Prošle godine Tesla Model Y prešao je s NMC 811 na kemijske ćelije LG Chem NCMA, zvane “visoki nikal”. Oni su skupi u usporedbi s LFP ili NMC 811, ali nude najveću gustoću za najveći domet. NCMA kemija koristi nikal, kobalt, mangan i aluminij za svoje katode, ali većina je nikal (89%).

Kemija NMC 532 koju Dahn testira obećava još jedan korak naprijed u tehnologiji baterija. Međutim, automobili ne moraju trajati 100 godina, a ne moraju ni prijeći 4 milijuna milja. S obzirom na to prosječna starost vozila u SAD-u je 12 godina ako godišnje prijeđe 14,000 milja, srednja životna udaljenost koju vozi američki automobil je 168,000 milja, au Europi je puno manja. Dakle, u stvarnosti, baterije s izdržljivošću od 4 milijuna milja omogućit će primjene kao što su vozilo na mrežu, što će povećati stopu ciklusa punjenja i pražnjenja. No, vjerojatnije je da će biti najkorisniji za pohranu statičkog energije u kućama i za kapacitet međuspremnika mreže iz povremenih obnovljivih izvora energije.

Zaljubljenici u vodik često tvrde da su baterije samo zastoj dok električna vozila s gorivnim ćelijama i sustavi za pohranu vodika ne dođu u mainstream. Ali uz sav razvoj koji se odvija u tehnologiji baterija, vodik će vjerojatno biti premalo, prekasno kada stigne u količini za transport. Tehnologije poput onih na kojima Dahn radi, uz to razvoj litij sumpora kao što je iz Theiona i tehnologija ultra brzog punjenja kao što je StoreDot, značit će da su baterije u samo nekoliko godina riješile sve probleme koji su im nastali.