Батареї Tesla досягли своєї межі?.

  «Впервые самый быстрый серийный автомобиль в мире является электрическим», - сказал основатель Tesla Элон Маск, когда он недавно запустил последнюю батарею компании. Новое устройство мощностью 100 кВт / ч позволяет двигателю автомобиля Tesla разогнаться примерно до 97 км / ч всего за 2,5 секунды и позволяет им ездить на 20% дальше, чем до перезарядки, по сравнению с предыдущими батареями.

  В нынешней конструкции P90D Теслы используется батарейный блок, который находится под полом своего шасси. Это позволяет автомобилю иметь больше объема для элементов батареи, одновременно максимизируя внутреннее пространство автомобиля.

  Новый батарейный блок P100D внешне выглядит одинаково и, похоже, использует те же самые два ряда литиево-ионных элементов. Тем не менее он упаковывает 100 кВт / ч энергии в одну и ту же модель с аккумулятором 90 кВт / ч, который весит всего на 4% меньше.

  Твердотельные батареи
  Разница заключается в способе сборки упаковки, системе охлаждения и электронике. Например, значительное улучшение в способе доступно для дополнительной энергии в 10 кВт / ч. Увеличение веса на 4% говорит о том, что было добавлено больше компонентов и что, возможно, устройство ячейки было переработано, чтобы учесть этот дополнительный вес в том же объеме.

  Тем не менее, Tesla может пойти гораздо дальше, возможно, потребуется рассмотреть совершенно другой способ хранения энергии. Одна из ранних технологий, изучаемых компаниями Toyota, Volkswagen, Bosch и Dyson - это твердотельные батареи. Они потенциально более безопасны, сохраняют больше энергии для их размера и могут привести к развитию недорогих батарейных модулей.




  Типичные ионно-литиевые батареи содержат легковоспламеняющийся жидкий электролит, а в твердотельных батареях используется твердый электролит, который сравнительно безопаснее. Это также открывает возможность использования металлического лития вместо графитового электрода, поскольку он имеет более высокую плотность энергии и более длительный срок службы. Недавние усовершенствования в электролитных добавках и керамических экранах могут решить проблему прорастания волокон литиевых электродов или «дендритов», которые в конечном итоге приводят к короткому замыканию батареи.

 

  Autolib, находящаяся в Париже электрическая служба по обмену автомобилями, уже начала использовать эти твердотельные батареи на своих 3000 или около того машинах. Аккумуляторная компания Bosch, Seeo, утверждает, что разработала опытные батареи с плотностью энергии 350 Втч / кг (Вт / ч на килограмм). Для сравнения, в камерах Panasonic 18650, которые использует Tesla, плотность энергии составляет всего 254 Вт.ч / кг. Просто заменив текущие ячейки Tesla этими твердотельными батареями (как только они будут готовы к производству), компания сможет перейти от аккумуляторной батареи мощностью 100 кВт / ч.  к модели 118 кВт / ч - почти в два раза по сравнению с тем усовершенствованием, которое Tesla P100D сделала в своем предыдущем проекте.

 

  Некоторые считают, что такие стратегии могут помочь создать безопасные батареи, которые могут нести достаточно заряда, чтобы действительно конкурировать с бензиновыми двигателями. Дональд Садоуэй, химик по материалам Массачусетского технологического института, говорит, что достижение такой высокой плотности энергии является ключом к широкому распространению электромобилей. «Если бы у нас были батареи с 350 Втч / кг, у нас были бы электромобили с диапазоном в 350 миль, и это конец нефти», - сказал он.

►Tesla's new 2170 battery cell


  Альтернатива натрия
  Однако продолжение использования твердотельных батарей с литиевыми электродами может оказаться невозможным, поскольку редкость металла означает, что он сопряжен с высокими финансовыми и экологическими издержками, особенно по сравнению с электродами на основе углерода. Две потенциальные альтернативы - это натриевые и, возможно, натриевые батареи на основе металлов, которые имеют более высокую плотность энергии, чем литиево-ионные батареи. Одна такая прототипная батарея продемонстрировала 650 Вт / кг плотности энергии, что означает 650 миль диапазона для электромобиля за одну зарядку - более чем в два раза больше, чем текущие ионно-литиевые батареи.

 
  Натрий гораздо богаче лития, а его соль (карбонат натрия) в десять раз дешевле эквивалентной соли лития. Поскольку затраты на электроды и электролит занимают более 50% стоимости типичной ячейки, батареи с использованием реакций на основе натрия будут иметь ключевое преимущество в этом отношении. Ионно-натриевые батареи также можно полностью разряжать, не повредив активные материалы и не создавая опасности - в отличие от литиево-ионных батарей, которые могут загореться, если их хранить без заряда.

 

  Благодаря этим разработкам в области твердотельных литиевых и натриевых технологий мы можем ожидать, что электрические аккумуляторные батареи с более высокой плотностью энергии и более низкими затратами будут лучше, чем те, что недавно показали Tesla. Но это не значит, что мы обязательно увидим их во всех электромобилях. Альтернативная стратегия заключается в том, чтобы приложить больше усилий для снижения массы тела транспортных средств, используя углеродные композиты, чтобы они могли нести больше батарей. Это потенциально может привести нас к диапазону более 350 миль за одну зарядку без необходимости использования нового типа аккумулятора. Но независимо от инноваций, Тесла и другие производители все еще нуждаются в окончательном продвижении, чтобы поставить электромобили в руки обычных водителей.
----------------------------