Tesla-Forscher kündigen 4 Millionen an

Sep 20, 2023

Tesla unterhält derzeit eine Batterieforschungspartnerschaft mit Dr. Jeff Dahn von der Dalhousie University in Kanada. Jeff Dahn ist einer der Spitzenforscher auf dem Gebiet der Lithium-Ionen-Batterien und sein Labor hat bereits bemerkenswerte Verbesserungen der Batterietechnologie erzielt, wie beispielsweise die Verlängerung der Lebensdauer eines Lithium-Ionen-Batteriepakets auf über eine Million Meilen.

Tesla unterzeichnete 2016 zunächst eine 5-jährige Partnerschaft mit Jeff Dahn und seinem Labor und 2021 verlängerte der Elektrofahrzeughersteller die Partnerschaft um weitere 5 Jahre. Mit dem neuen Vertrag erhielt Tesla bis 2026 die exklusiven Rechte an bahnbrechenden Entwicklungen aus Dahns Labor.

Zusätzlich zu Dahn ernannte Tesla im Jahr 2021 auch Dr. Chongyin Yang und Dr. Michael Metzger als Tesla Canada Research Chair bzw. Herzberg-Dahn Chair. Dr. Yang arbeitet seit mehr als einem Jahrzehnt an Materialien und Geräten zur Energieumwandlung und -speicherung.

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In Zusammenarbeit mit Tesla konzentriert sich die Forschungsgruppe von Dr. Metzger auf die Entwicklung neuer Methoden zur Untersuchung der Leistung und Lebensdauer fortschrittlicher Lithium-Ionen-Batterien, Lithium-Metall-Batterien und Entsalzungsbatterien. Ziel ist es, ein grundlegendes Verständnis zu schaffen, das bei der Entwicklung neuer Elektrodenmaterialien und Elektrolyte für stationäre und Elektrofahrzeugbatterien hilft.

Und ein Jahr nach der Vertragsverlängerung, im März 2022, begann Tesla, die Früchte der neuen Partnerschaft mit Dahns Labor zu ernten und kündigte eine neue Batteriechemie an, die 100 Jahre halten kann. In einem Artikel mit dem Titel „Li[Ni0,5Mn0,3Co0,2]O2 als überlegene Alternative zu LiFePO4 für langlebige Niederspannungs-Li-Ionen-Zellen“ beschreiben Dr. Metzger und Dr. Dahn eine neue Batterie auf Nickelbasis mit überlegener Lebensdauer Zyklus.

Die letztjährige Zeitung schrieb…

„Einkristalline Li[Ni0,5Mn0,3Co0,2]O2//Graphit (NMC532)-Pouchzellen mit nur ausreichend Graphit für den Betrieb bei 3,80 V (statt ≥4,2 V) wurden zyklisch mit Aufladung entweder auf 3,65 V oder auf 3,80 V betrieben.“ erleichtern den Vergleich mit LiFePO4//Graphit (LFP)-Pouchzellen aufgrund eines ähnlichen maximalen Ladepotentials und einer ähnlichen Nutzung der negativen Elektrode. Wenn die NMC532-Zellen nur aus ausreichend Graphit bestehen, um auf 3,80 V geladen zu werden, weisen sie eine Energiedichte auf, die die der LFP-Zellen übertrifft, und eine Zyklenlebensdauer, die die der LFP-Zellen bei 40 °C, 55 °C, und 70 °C.“

Mit anderen Worten: Die neue Zelle auf Nickelbasis behält die überlegene Energiedichte von Batterien auf Nickelbasis bei, kann jedoch gleichzeitig deutlich länger halten als Lithium-Eisenphosphat-Batterien, die für ihre lange Lebensdauer, aber geringere Energiedichte bekannt sind.

Dies bedeutet, dass die neue Zelle das Beste aus beiden Welten mit einer langen Lebensdauer bietet und gleichzeitig die höhere Energiedichte der Nickel-basierten Chemie beibehält.

Fortsetzung der Anmerkung der Tesla-Forscher …

„NMC-Zellen, insbesondere solche, die ausgeglichen und auf 3,8 V geladen sind, weisen im Vergleich zu LFP-Zellen eine bessere Coulomb-Effizienz, weniger Kapazitätsverlust und eine höhere Energiedichte auf und werden voraussichtlich eine Lebensdauer von nahezu einem Jahrhundert bei 25 °C erreichen.“

Mit einer Kapazität von 100 Jahren ist ein Batteriepaket noch lange nach der Leistungsminderung des Fahrzeugs funktionsfähig. Obwohl dieser Durchbruch noch in den Kinderschuhen steckt und Einschränkungen bei Betriebsspannung und Temperatur bestehen, kann er auf lange Sicht dazu führen, dass Akkupacks grundsätzlich ein Leben lang halten.

Obwohl es aufregend war, geschah dies letztes Jahr, und in den Monaten seit der Veröffentlichung des oben genannten Papiers haben Forscher in Jeff Dahns Labor hart daran gearbeitet, Batterien in allen Aspekten grundlegend zu verbessern.

In diesem Jahr sind der Forschungsgruppe Dahn bereits zwei große Durchbrüche gelungen, die Batteriezellen grundlegend verbessert haben. Bei der ersten dieser Verbesserungen identifizierte die Forschungsgruppe ein inaktives Band, das die Komponenten einer Batterie zusammenhält, als Grund dafür, dass sich Batterien im Leerlauf von selbst entladen.

Zweitens fanden Forscher der Dahn-Gruppe auch heraus, dass die Zugabe von Kalzium zu Natriumionenbatterien diese stabil genug macht, um in einer normalen Fabrikumgebung zu produzieren, wodurch trockene Räume überflüssig werden, was zu enormen Kosten führt.

Beide Durchbrüche wurden verifiziert und befinden sich bereits in der Anfangsphase ihrer Umsetzung zur Verbesserung von Batterien auf der ganzen Welt.

Doch als ob das noch nicht genug wäre, hat Herzberg-Dahn-Vorsitzender Dr. Michael Metzger in einem neuen Interview mit Electric Autonomy Licht auf weitere Durchbrüche geworfen, die Jeff Dahns Forschungsgruppe in Zusammenarbeit mit Tesla erzielt hat.

Der erste Durchbruch, den Dr. Metzger enthüllte, besteht darin, dass die Batterie auf Nickelbasis, die ursprünglich im Jahr 2019 als Millionen-Meilen-Batterie angekündigt und dann in einem Papier vom März 2022 auf die oben erwähnte 100-Jahres-Batterie aufgerüstet wurde, nun 19.500 Zyklen erreicht hat.

Mit anderen Worten, ein Zyklus entspricht etwa 186 Meilen, sodass 19.500 Zyklen einer Batterie eine Laufleistung von etwa 3,7 Millionen Meilen ergeben. Obwohl beeindruckend, sagt Dr. Metzger, dass die Tests noch andauern und die Batterie nicht nur eine Chance hat, 4 Millionen Meilen zu erreichen, sondern dass sich auch die Coulomb-Effizienz der Zelle mit jedem Zyklus verbessert.

Der Coulomb-Wirkungsgrad ist das Verhältnis zwischen Lade- und Entladezyklus und misst den Stromverlust zwischen Laden und Entladen einer Zelle.

Man würde annehmen, dass eine fast 4 Millionen Meilen lange Batterie, die mit der Nutzung immer effizienter wird, die Krönung des Dahn-Labors wäre. Laut Dr. Metzger gibt es jedoch noch drei weitere vielversprechende Batterien, die die Dahn-Gruppe in Zusammenarbeit entwickelt hat mit Tesla.

Und Dr. Metzger sagt, er bevorzuge mindestens zwei der Batterieprototypen gegenüber der „4-Millionen-Meilen-Batterie“. Laut Dr. Metzger ist die vielversprechendste Batterie, die das Labor derzeit entwickelt, eine Batterie mit hoher Energiedichte, die als Anode Siliziumkarbid anstelle von Graphit verwendet.

Obwohl diese Zelle eine hohe Energiedichte aufweist, fehlt ihr dennoch der Lebenszyklus der 4 Millionen Meilen langen NMC-Batterie und einer anderen Lithium-Eisenphosphat-Zelle (LFP), an der das Forschungsteam derzeit arbeitet. Laut Dr. Metzger ist die LPF-Batterie vor der 4-Millionen-Meilen-Batterie die zweitbeste Zelle, die aus dem Forschungslabor hervorgegangen ist.

Dr. Metzger ging nicht näher darauf ein, wann diese neuen Batterien in die Massenproduktion gehen werden oder welche Schritte die Forschungsgruppe unternimmt, um die Vorteile der Batterie beizubehalten und gleichzeitig ihre Mängel zu verbessern.

Wir werden Sie jedoch auf jeden Fall auf dem Laufenden halten, wenn wir mehr über die Arbeit der Forschungsgruppe von Dahn und die praktischen Vorteile erfahren, die Tesla-Fahrzeuge mit sich bringen. Besuchen Sie bis dahin regelmäßig unsere Website Torquenews.com/Tesla, um die neuesten Updates zu erhalten.

Also was denkst du? Sind Sie begeistert, dass Teslas Partnerschaft mit Dahns Labor zu mehreren Durchbrüchen führt? Glauben Sie auch, dass es einen praktischen Grund für eine 4 Millionen Meilen lange Batterie gibt? Teilen Sie mir Ihre Meinung in den Kommentaren unten mit.

Bild:Mit freundlicher Genehmigung von Tesla, Inc.

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Tinsae Aregay verfolgt Tesla und die Entwicklung des EV-Bereichs seit mehreren Jahren täglich. Er deckt alles über Tesla ab, von den Autos über Elon Musk, das Energiegeschäft bis hin zur Autonomie. Folgen Sie Tinsae auf Twitter unter @TinsaeAregay für tägliche Tesla-Neuigkeiten.