Được xuất bản ban đầu trên EV Annex.
Bởi Eli Burton
Theo Elon Musk, “Ngày pin” được mong đợi nhiều của Tesla sẽ được kết hợp với Cuộc họp cổ đông của công ty vào ngày 15 tháng 9. Để tìm hiểu thêm về pin trước ngày trọng đại, tôi đã nói chuyện với Ravindra Kempaiah gần đây về suy nghĩ của anh ấy liên quan đến Tesla và những cải tiến tiềm năng về pin mà có thể sẽ sớm được tiết lộ.
Để tìm hiểu sâu hơn về pin, hãy xem cuộc phỏng vấn với, Ravindra Kempaiah:
Ravindra Kempaiah là một nhà khoa học vật liệu và là ứng viên Tiến sĩ tại Đại học Illinois – Chicago đang nghiên cứu vật liệu điện cực cho luận án của mình. Ngoài nghiên cứu của mình, anh ấy còn là một người đam mê xe điện và là doanh nhân trong lĩnh vực xe đạp điện.
Trước đó, Ravindra đã lấy bằng Thạc sĩ Hóa học &Công nghệ nano tại Đại học Waterloo ở Canada vào năm 2011 khi nghiên cứu về graphene và bằng Thạc sĩ Hóa học tại Đại học Maryland – College Park trong khi nghiên cứu vật liệu tổng hợp nano và tinh thể lỏng.
Hiện nay, tại Đại học Illinois – Chicago, công việc của Ravindra liên quan đến các nghiên cứu tính toán về động học lithium trong các catốt ôxít kim loại chuyển tiếp. Anh ấy sẽ chuyển đến Halifax, Canada, sau khi tốt nghiệp vào cuối năm nay để tiếp tục nghiên cứu pin của mình.
Dưới đây là một số rút ra chính từ cuộc trò chuyện của chúng tôi có thể giúp những người đam mê xe điện hiểu rõ hơn về công nghệ pin - chìa khóa cho tương lai của xe điện.
Maxwell, công ty mà Tesla mới mua lại, có công nghệ tạo ra cực âm mà không cần sử dụng dung môi độc hại. Do đó, có ít hóa chất cản trở dòng chảy của các ion liti giữa cực âm và cực dương, cho phép chúng di chuyển qua lại nhanh hơn. Điều này cho phép tốc độ tăng tốc cao hơn và tốc độ sạc tiềm năng nhanh hơn.
Lithium đi qua lại giữa cực dương và cực âm, và sau 30–40 chu kỳ, các lớp bên ngoài bắt đầu phân hủy. Vật liệu làm catốt bắt đầu mất tính toàn vẹn cấu trúc bởi vì khi các ion đi vào và ra khỏi kênh lưu trữ của chúng, các chu trình niken giữa các trạng thái oxy hóa và bắt đầu vỡ vụn. Theo thời gian, lithium mất khả năng di chuyển giữa các không gian nhất định, dẫn đến mất phạm vi vĩnh viễn.
Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sức khỏe lâu dài của pin. Nhiệt độ đóng vai trò lớn nhất, nhiệt độ rất cao đặc biệt gây hại cho pin. Nhiệt độ quá cao làm cho “tổ ong” phân hủy nhanh hơn. Mặt khác, khí hậu rất lạnh giúp bảo tồn cấu trúc lâu dài của tổ ong, nhưng nó không tốt cho quá trình sạc - pin rất lạnh nên được làm ấm trước khi sạc để tránh hư hỏng đáng kể. Nói một cách dễ hiểu, nếu bạn để chiếc Tesla của mình ngồi (không sử dụng) trong ba tuần ở bên ngoài vào mùa đông ở Minnesota và bạn đột ngột thử và nạp quá nhiều nó, các phản ứng “xấu” có thể xảy ra trong các tế bào. Đổi lại, điều này có thể làm hỏng pin của bạn.
Có hai loại suy hao điện thế trong pin:mất điện áp và suy giảm công suất. Các ion liti có thể bị mắc kẹt trong các phản ứng không mong muốn và bám vào bề mặt của cực dương hoặc cực âm, vĩnh viễn không thể sử dụng được. Nếu tổ ong vỡ vụn và bạn mất dung lượng lưu trữ, thì điều đó được các nhà quan sát trong ngành coi là “giảm công suất”. Mặt khác, có hiện tượng "tắt nguồn" khi không có nhiều lithium hoạt động qua lại - khiến việc lấy năng lượng ra khỏi tế bào trở nên khó khăn.
Cách tốt nhất để nghĩ về mối quan hệ giữa các ion liti với cực dương và cực âm là của một con ong trong tổ ong.
Pin Triệu triệu🔋
@Ravikempaiah có sự tương đồng tuyệt vời về lý do tại sao pin lithium ion bền lâu giống như một tổ ong và các ion lithium là những con ong 🐝 https://t.co/e4s3TyzCF4
Phải xem👇🏼 🔋 ⚡️ 🔋 👇🏼 pic.twitter.com/meBrA6YmXJ
- TeslaGeeksShow (@TeslaGeeksShow) ngày 23 tháng 6 năm 2020
Theo Ravindra, pin thể rắn là một khái niệm tuyệt vời, nhưng vẫn còn 5–6 năm nữa mới có quy mô thương mại. Về lý thuyết, pin ở trạng thái rắn cực kỳ an toàn, vì bạn loại bỏ các chất điện phân lỏng (hiện đang được sử dụng) và cho vào các chất điện phân rắn làm thủng không nguy cơ cháy nổ. Vấn đề? Lithium-ion gặp khó khăn khi di chuyển qua các chất điện phân rắn so với chất lỏng. Thách thức khác là chi phí. Các vật liệu thực sự hiếm - bao gồm lantan, zirconi và bạc (trong một số trường hợp) - có thể được yêu cầu để tạo ra pin trạng thái rắn hiệu quả. Hiện tại, không có đủ các tài liệu này để nó trở thành ứng dụng thực tế trên quy mô thương mại. Toyota đã làm việc này từ năm 2010 và nó vẫn chưa có một tế bào nào hiệu quả về mặt kinh tế.
Vị trí dẫn đầu trong ngành của Tesla, trong những năm qua, nhờ vào nỗ lực tích lũy (thêm về điều này bên dưới) - đạt được là kết quả của quá trình tích hợp theo chiều dọc. Tesla kiểm soát loại khoáng chất mà nó nhận được và sau đó nó biết cách tạo ra các tế bào, mô-đun và gói từ những loại khoáng chất đó. Nhờ đó, Tesla có thể tối ưu hóa mọi bước trong chuỗi. Ngược lại, GM (và các nhà sản xuất ô tô cũ khác) không có mức độ kiểm soát này. Đổi lại, họ có xu hướng mua các gói từ LG Chem, CATL, SK Innovation, v.v. và chỉ cần ghép chúng lại với nhau.
Tesla có cơ hội đổi mới và chế tạo pin của mình để đặc biệt tối ưu hóa hiệu suất và tuổi thọ của chúng cho ô tô của Tesla. Và nó không dừng lại ở đó. Tesla cũng đang nghiên cứu về cực dương, cực âm, chất điện phân và công nghệ đóng gói tế bào của riêng mình. Ngoài ra, Tesla còn có Maxwell và Hibar để sản xuất hiệu quả hơn - đó là một nỗ lực tích lũy toàn diện nhằm phân biệt Tesla với những người khác tham gia vào lĩnh vực xe điện.
Video:Tesla Geeks Show; Khách mời đóng góp:Eli Burton tự hào là bạn với Starman ngoài đời thực và vừa tham dự buổi ra mắt SpaceX gần đây. Ông cũng là Chủ tịch và Người sáng lập Câu lạc bộ Chủ sở hữu Tesla Adventure của tôi. Eli cũng là đồng chủ trì của podcast Tesla Geeks Show và là tác giả của loạt truyện tranh The Adventures of Starman.
Ảnh nổi bật Được phép của CleanTechnica. Hướng dẫn Mua, Pin
Cách Panasonic hưởng ứng Ngày pin của Tesla
Pin ô tô điện dùng được bao lâu?
Phiên bản ứng viên phát hành Tesla Model 3 trên video
Chi phí thay thế pin Tesla:Phải trả bao nhiêu