Pubblicato originariamente nell'allegato EV.
Di Eli Burton
Secondo Elon Musk, il tanto atteso "Battery Day" di Tesla sarà combinato con l'Assemblea degli azionisti della società il 15 settembre. Per saperne di più sulle batterie prima del grande giorno, ho parlato di recente con Ravindra Kempaiah dei suoi pensieri relativi a Tesla e dei potenziali miglioramenti della batteria che potrebbero sarà rivelato presto.
Per un'analisi più approfondita delle batterie, dai un'occhiata a un'intervista a Ravindra Kempaiah:
Ravindra Kempaiah è uno scienziato dei materiali e un dottorando presso l'Università dell'Illinois-Chicago che lavora sui materiali degli elettrodi per la sua tesi. Oltre alla sua ricerca, è un appassionato di veicoli elettrici e un imprenditore nel settore delle bici elettriche.
In precedenza, Ravindra ha conseguito il Master in Chimica e Nanotecnologie presso l'Università di Waterloo in Canada nel 2011 lavorando sul grafene e un Master in Chimica presso l'Università del Maryland–College Park mentre lavorava su nanocompositi e cristalli liquidi.
Ora, presso l'Università dell'Illinois-Chicago, il lavoro di Ravindra prevede studi computazionali della cinetica del litio nei catodi di ossido di metalli di transizione. Si trasferirà ad Halifax, in Canada, dopo la laurea entro la fine dell'anno per continuare la sua ricerca sulle batterie.
Ecco alcuni spunti chiave della nostra conversazione che potrebbero aiutare gli appassionati di veicoli elettrici a comprendere meglio la tecnologia delle batterie, una chiave per il futuro dei veicoli elettrici.
Maxwell, una società recentemente acquisita da Tesla, dispone di una tecnologia per creare catodi senza utilizzare solventi tossici. Di conseguenza, ci sono meno sostanze chimiche che impediscono il flusso degli ioni di litio tra il catodo e l'anodo, consentendo loro di muoversi avanti e indietro più velocemente. Ciò consente velocità di accelerazione più elevate e una velocità di carica potenziale più rapida.
Il litio va avanti e indietro tra l'anodo e il catodo e, dopo 30-40 cicli, gli strati esterni iniziano a decadere. Il materiale catodico inizia a perdere la sua integrità strutturale perché quando gli ioni entrano ed escono dai loro canali di stoccaggio, il nichel passa da uno stato di ossidazione a un altro e inizia a sgretolarsi. Nel tempo, il litio perde la capacità di spostarsi tra determinati spazi, con conseguente perdita permanente della portata.
Molti fattori influenzano la salute a lungo termine della batteria. La temperatura gioca il ruolo più importante, temperature molto elevate sono eccezionalmente dannose per la batteria. Temperature molto elevate fanno sì che l '"alveare" si degradi più rapidamente. D'altra parte, un clima molto freddo aiuta a preservare la struttura a lungo termine dell'alveare, ma è dannoso per la ricarica:una batteria molto fredda dovrebbe essere riscaldata prima di caricarla per evitare danni significativi. Per mettere questo in prospettiva, se lasci la tua Tesla seduta (inutilizzata) per tre settimane all'aperto in un inverno del Minnesota e provi improvvisamente a sovraccaricarla, potrebbero verificarsi reazioni "cattive" all'interno delle celle. A sua volta, questo potrebbe potenzialmente danneggiare la batteria.
Esistono due tipi di perdita potenziale nelle batterie:dissolvenza di tensione e dissolvenza di potenza. Gli ioni di litio possono rimanere intrappolati in reazioni indesiderate e attaccarsi alla superficie dell'anodo o del catodo, diventando permanentemente inutilizzabili. Se l'alveare si sbriciola e perdi spazio di archiviazione, questo è considerato "svanire della capacità" dagli osservatori del settore. D'altra parte, c'è un "power fade" quando non c'è molto litio che va avanti e indietro, rendendo difficile ottenere energia dalla cella.
Il modo migliore per pensare alla relazione tra gli ioni di litio e l'anodo e il catodo è quello di un'ape in un alveare.
La batteria da un milione di miglia🔋
Grande analogia di @ravikempaiah del perché la batteria agli ioni di litio di lunga durata è come un alveare e gli ioni di litio sono le api 🐝 https://t.co/e4s3TyzCF4
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— TeslaGeeksShow (@TeslaGeeksShow) 23 giugno 2020
Secondo Ravindra, una batteria a stato solido è un concetto fantastico, ma è ancora a 5-6 anni dalla scala commerciale. In teoria, una batteria a stato solido è estremamente sicura, perché si rimuovono gli elettroliti liquidi (attualmente utilizzati) e si inseriscono elettroliti solidi facendo la foratura non un rischio di incendio. Il problema? Gli ioni di litio hanno difficoltà a muoversi attraverso elettroliti solidi rispetto a quelli liquidi. L'altra sfida è il costo. Per realizzare un'efficace batteria a stato solido possono essere necessari materiali davvero rari, inclusi lantanio, zirconio e argento (in alcuni casi). Attualmente, non ci sono abbastanza di questi materiali disponibili per essere pratico su scala commerciale. Toyota ci sta lavorando dal 2010 e non ha ancora una cellula economicamente sostenibile.
La leadership del settore di Tesla, nel corso degli anni, si riduce a uno sforzo cumulativo (ne parleremo più avanti), ottenuto grazie alla sua integrazione verticale. Tesla controlla che tipo di minerali ottiene e quindi sa come costruire celle, moduli e pacchi da quelli. Di conseguenza, Tesla può ottimizzare ogni fase della catena. Al contrario, GM (e altre case automobilistiche legacy) non hanno questo livello di controllo. A loro volta, tendono ad acquistare pacchetti da LG Chem, CATL, SK Innovation e altri e li mettono semplicemente insieme.
Tesla ha l'opportunità di innovare e progettare le sue batterie al fine di ottimizzarne in modo specifico le prestazioni e la longevità per le auto di Tesla. E non si ferma qui. Tesla sta anche lavorando sui propri anodi, catodi, elettroliti e tecnologia cell-to-pack. Inoltre, Tesla ha Maxwell e Hibar per rendere più efficiente la produzione:è uno sforzo cumulativo completo che differenzia Tesla dagli altri che entrano nello spazio dei veicoli elettrici.
Video:spettacolo Tesla Geeks; Collaboratore ospite:Eli Burton è orgoglioso di essere amico di Real Life Starman e ha appena partecipato al recente lancio di SpaceX. È anche presidente e fondatore del My Tesla Adventure Tesla Owner Club. Eli è anche co-conduttore del podcast di Tesla Geeks Show e creatore della serie di fumetti Le avventure di Starman.
Immagine in primo piano per gentile concessione di CleanTechnica. Guida all'acquisto, batterie
