鉅大LARGE | 點擊量：715次 | 2022年01月20日
新研究表明TSLA或?qū)⑸a(chǎn)壽命達(dá)百萬英里的電池
九月二十四日消息，據(jù)國外媒體報道，和TSLA達(dá)成獨(dú)家合作協(xié)議的達(dá)爾豪斯大學(xué)電池研究人員日前公布的新研究稱，其開發(fā)的新型鋰離子電池能夠為電動汽車供應(yīng)超過100萬英里的總里程。而TSLA隨之也申請了一項新型電池專利，這意味著TSLA首席執(zhí)行官埃隆?馬斯克(ElonMusk)所說的百萬英里電池或?qū)⒑芸斐蔀楝F(xiàn)實。
馬斯克曾承諾，公司很快就能生產(chǎn)出壽命達(dá)到100萬英里的電池，是目前預(yù)期的兩倍多。最新研究表明對此他并沒有夸口。
去年四月份，馬斯克承諾，TSLA很快就能讓其電動汽車電池的使用壽命超過100萬英里。這是TSLA汽車目前電池壽命的兩倍多，這因此聽起來似乎有點夸大其詞。但本月早些時候,和TSLA達(dá)成獨(dú)家合作協(xié)議的達(dá)爾豪斯大學(xué)電池研究人員在《電化學(xué)學(xué)會雜志》上發(fā)表了一篇論文,其中描述的一種鋰離子電池"應(yīng)該能夠為電動汽車供應(yīng)超過100萬英里的行駛里程"，而且在整個使用周期中電池容量衰減不會超過10%。
這項研究是由世界重要鋰離子電池專家之一、物理學(xué)家杰夫·達(dá)恩(JeffDahn)領(lǐng)導(dǎo)的達(dá)爾豪西小組完成的。他們指出，其開發(fā)的電池適用于自動駕駛出租車和長途電動卡車。
達(dá)恩和他的同事在論文中寫道:"我們供應(yīng)了相關(guān)電池的詳細(xì)信息，其中包括電極成分、電極負(fù)載、電解質(zhì)成分、使用的添加劑等。""這樣做是為了讓其他人能夠重建這種電池，并將它們用作研發(fā)工作的基準(zhǔn)。"
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
在電動汽車行業(yè)，電池化學(xué)成分往往嚴(yán)密保密。但達(dá)恩的研究團(tuán)隊為何會公開這種先進(jìn)的電池配方呢?根據(jù)達(dá)恩團(tuán)隊一名前成員的說法，可能是因為TSLA已經(jīng)擁有至少相關(guān)電池專利，且性能還要優(yōu)于論文中所描述的成果。事實上，在論文發(fā)表后不久，TSLA就獲得了一項鋰離子電池的專利，和論文中描述的鋰離子電池非常相似。達(dá)恩也被列為發(fā)明者之一。
論文中所述的鋰離子電池使用鋰鎳錳鈷氧化物(NMC)作為電池正極，同時使用人造石墨作為負(fù)極。而電池的電解質(zhì)由鋰鹽和其他化合物混合而成。
眾所周知，NMC加石墨的化學(xué)物質(zhì)能夠提高鋰離子電池的能量密度和壽命。因此電池內(nèi)電解質(zhì)和添加劑的混合物最終成為了商業(yè)機(jī)密。正如論文所述，這些材料在業(yè)界也是眾所周知的。沒有參和這項研究的斯堪尼亞集團(tuán)鋰離子電池專家馬特·萊西說:"秘密就是沒有秘密!"
達(dá)恩的團(tuán)隊通過對這些常見成分進(jìn)行大量優(yōu)化，以及調(diào)整電池陰極的納米結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了電池性能的巨大提升。這種電池并沒有使用許多較小的NMC晶體作為正極，而是應(yīng)用了較大的NMC晶體。曾在達(dá)恩實驗室攻讀博士學(xué)位的馬琳(音譯，LinMa)參和了電池陰極的開發(fā)。她表示，這種"單晶"納米結(jié)構(gòu)在電池充電時不太可能出現(xiàn)裂紋，正極材料的裂紋會降低電池的壽命和性能。
通過和TSLA的合作，達(dá)恩團(tuán)隊的任務(wù)是制造比現(xiàn)有市場上電池能量密度更大、使用壽命更長的鋰離子電池。在電動汽車中，這些指標(biāo)反映的是單次充電的續(xù)航里程以及電池的重復(fù)充電次數(shù)。一般來說，能量密度和電池壽命之間有一個平衡——假如你想要更多的能量密度，可充電次數(shù)就會減少。
鋰離子電池的能量密度是TSLAModel3等大眾電動汽車最重要的品質(zhì)之一。顧客希望單次充電就可以跑更遠(yuǎn)的距離。TSLA新車單次充電最多可以跑370英里(約合600公里)，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了其他公司電動汽車的行駛里程。根據(jù)美國人的平均通勤時間，達(dá)恩估計大多數(shù)電動汽車車主每天只會使用四分之一的電池容量。但要打造一支自動駕駛出租車或長途電動卡車車隊，TSLA將要一種每天都能完成整個充放電周期的電池。
問題是，每天完全充放電會給電池帶來更大挑戰(zhàn)，使其組件性能退化得更快。長途電動卡車和自動駕駛出租車每天的行駛里程將超過普通通勤者，這就是馬斯克希望電池壽命能夠達(dá)到100萬英里的原因。
正如達(dá)恩和他的團(tuán)隊在論文中詳細(xì)描述的那樣，"人們不再要在能量密度和電池壽命之間做出權(quán)衡。研究小組的結(jié)果顯示，他們的電池可以完全充放電4000多次，且只會損失大約10%的電池容量。"相比之下，2014年發(fā)表的一篇論文顯示，類似的鋰離子電池在僅僅1000次充放電之后就損失了一半的容量。
密歇根大學(xué)能源研究所電池實驗室技術(shù)總監(jiān)格雷格·萊斯說:"4000次充放電真的令人印象深刻。4000次充放電完全可以讓電動汽車輕松行駛100萬英里。"
就在這篇論文發(fā)表幾天后，TSLA和達(dá)恩獲得了一項專利，該專利描述了一種和論文中描述電池幾乎相同的單晶鋰離子電池。該專利電池中包括一種名為ODTO的電解質(zhì)添加劑，聲稱可以"提高鋰離子電池的性能和壽命，同時降低成本。"
目前還不確定專利中描述的電池是否是馬斯克所說的將于明年投產(chǎn)的百萬英里電池，TSLA和達(dá)恩都沒有就此發(fā)表評論。但可以肯定的是，TSLA的專利電池性能甚至?xí)谩?/p>
加州大學(xué)圣地亞哥分校能源儲存和轉(zhuǎn)換實驗室負(fù)責(zé)人ShirleyMeng表示，許多電動汽車公司正在追求鎳含量高于TSLA專利描述的電池。這種方法可以提高電池的能量密度。ShirleyMeng說，下一步是將這些高能量密度的電池設(shè)計和一些高性能的電解質(zhì)和添加劑相結(jié)合。目前尚不得知達(dá)恩團(tuán)隊是否采用了這種模式對電池進(jìn)行優(yōu)化。
"我相信達(dá)恩團(tuán)隊的最終目標(biāo)是通過高鎳含量的陰極延長電池壽命，但他們加入了的或許是一種完全不同的電解質(zhì)混合物，"ShirleyMeng說，"我并不認(rèn)為相同的配方會真的起用途，這就是為何他們會將其公之于眾的原因。"
無論如何，TSLA的百萬英里電池很快就會出現(xiàn)。
