Tesla-Forscher veröffentlichen Arbeit über Hybridbatterie, die einen Range Extender für vollelektrische Autos ermöglicht. Das wird das Mieten eines Teslas vereinfachen.
Tesla hat über seinen Forschungszweig in Kanada die Forschungsergebnisse über hybride Lithium-Ionen/Lithium-Metall-Zellen veröffentlicht, die zur Herstellung von etwas verwendet werden können, das am besten als vollelektrische Autos mit einem Range Extender beschrieben werden kann.
Wenn wir über Elektrofahrzeuge mit einem Range Extender sprechen, sprechen wir typischerweise über ein batteriebetriebenes Elektroauto mit einem kleinen Benzin-Verbrennungsmotor, der als Generator fungiert, um die Batterie aufzuladen, wenn der Benutzer mehr Reichweite haben möchte.
Der BMW i3 Rex ist ein gutes Beispiel. Er war mit einem Batteriesatz ausgestattet, der eine vollelektrische Reichweite von 126 Meilen (203 km) ermöglichte, die mit seinem Verbrennungsmotor auf 200 Meilen (320 km) erweitert werden konnte.
Die Technik
In einer neuen Arbeit kommt die Batterie-Forschungsgruppe von Tesla mit einem ähnlichen Konzept – aber es bleibt vollelektrisch. Wie?
Zyklisches Aufbringen von Lithium-Metall auf Graphit zur Bildung hybrider Lithium-Ionen/Lithium-Metall-Zellen
Die Untersuchung wurde von Jeff Dahn und seinem Team an der Universität von Dalhousie in Kanada durchgeführt.
Wie wir bereits früher berichteten, ist Dahn ein Pionier in der Li-Ionen-Batterieforschung, und 2016 ging er eine Partnerschaft mit Tesla ein, der nun seine Forschungsgruppe an der Universität von Dalhousie unter Teslas Abteilung „Advanced Battery Research“ finanziert.
Für diese spezielle Arbeit über die Forschung an hybriden Lithium-Ionen/Lithium-Metall-Zellen arbeitet Dahn mit seinen Studenten Matthew Genovese, A.J.Louli, Rochelle Weber und Cameron Martin zusammen. Die beiden letztgenannten sind direkt beim Automobilhersteller tätig.
In der Arbeit, die im letzten Monat im Wissenschaftsmagazin Joule veröffentlicht wurde, beschreiben sie einen neuen Typ von Batteriezellen, der sowohl die Langlebigkeit von Li-Ionen-Zellen als auch die hohe Energiedichte von Lithium-Metall-Zellen nutzt:
„Die Erhöhung der Energiedichte von Batterien wird die Kosten von Elektrofahrzeugen senken und längere Fahrstrecken ermöglichen. Das Ersetzen der Graphit-Anode in herkömmlichen Lithium-Ionen-Zellen durch Lithium-Metall erhöht die Energiedichte erheblich. Lithium-Metall-Anoden sind jedoch mit schnellem Kapazitätsverlust und kurzer Lebensdauer der Zellen behaftet. Um eine Zelle mit hoher Energiedichte und längerer Lebensdauer zu entwickeln, schlagen wir eine hybride Lithium-Ionen/Lithium-Metall-Zelle vor, die durch gezieltes Plattieren von Lithium-Metall auf Graphit erreicht wird. Obwohl eine unerwünschte Lithiumplattierung normalerweise ein Abbaumechanismus in konventionellen Lithium-Ionen-Zellen ist, erreichen wir eine reversible Lithiumplattierung auf Graphit mit einem optimierten Doppelsalzelektrolyten. Da Batterien oft nicht auf 100% ihrer Kapazität zyklisch betrieben werden, können diese Hybridzellen den größten Teil ihrer Lebensdauer im Lithium-Ionen-Modus mit geringer Degradation mit periodischen vollgeladenen Lithium-Metall-Zyklen für eine erweiterte Kapazität betrieben werden“.
Hier ist ein Diagramm der Zellen:
Tesla optimiert Batterietechnik
Die Vorteile
Die Forscher beschreiben in dem Papier, was es bedeuten könnte, wenn ein Elektroauto diese Technologie nutzen würde:
„Wenn ein Elektrofahrzeug mit einer herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterie eine Reichweite von 400 km erreichen kann, dann könnten Hybridzellen eine Reichweite von 480 km ermöglichen. Durch die Begrenzung der oberen Abschaltspannung von Hybridzellen für den Betrieb im Lithium-Ionen-Modus werden die durchschnittliche Zellenspannung und die gelieferte Kapazität sinken. Infolgedessen liefert der Betrieb einer Hybridzelle im Lithium-Ionen-Modus eine Energiedichte von 530Wh/L, etwa 25% weniger als eine herkömmliche Lithium-Ionen-Zelle. Dies würde zu einer Reichweite von 300 km führen. In einer Studie zum Fahrverhalten von Elektrofahrzeugen zeigten Smart et al.34, dass nur 1% der täglichen Fahrten im Durchschnitt länger als 325 km sind. Daher dürfte der Betrieb von Hybridzellen, die die meiste Zeit im Lithium-Ionen-Modus arbeiten und eine Reichweite von 300 km ermöglichen, während der Lithium-Metall-Anteil periodisch für lange Fahrten > 400 km verwendet wird, wie in diesem Testprotokoll nachgebildet, für die meisten Fahrer realisierbar sein“.
Nun bedeutet das noch nicht, dass sie schon ganz da sind. Die Forschung befindet sich noch im Anfangsstadium, und obwohl sie einige beeindruckende Leistungsverbesserungen für Hybridzellen gezeigt haben, könnte es noch ein langer Weg bis zur Kommerzialisierung sein.
Es wäre jedoch nicht das erste Mal, dass Tesla Hybrid-Batteriepacks erforscht, seit der Autohersteller im Jahr 2013 Hybrid-Li-Ion/Li-Metall-Batteriepatente angemeldet hat.
Dies könnte ein echter Wendepunkt sein, wenn es zum Erfolg führt.
Im Moment schleppen die meisten Tesla-Fahrer und andere Besitzer von Elektrofahrzeugen mit großer Reichweite jeden Tag Hunderte von Pfund an Batterien, die sie am Ende nur wenige Male im Jahr verbrauchen.
Das macht das Auto auf den meisten Fahrten weniger effizient.
Jedes Mal, wenn ich darüber schreibe, sagt ein Haufen Leute, dass das nicht stimmt, weil sie jede Woche 300 Meilen zurücklegen. Sicher, es gibt einige Ausnahmen, aber wir sprechen hier über die Mehrheit der Menschen.
Die Norm ist ein relativ kurzer täglicher Arbeitsweg und gelegentlich eine längere Fahrt.
Diese neue Batterie in einem Elektroauto würde es den Fahrern ermöglichen, eine höhere Effizienz auf ihrer Fahrt zu erreichen und gleichzeitig die Langlebigkeit ihres Akkus zu erhalten. Wenn sie ihn dann brauchen, könnten sie den Akku als Li-Metall-Akku einsetzen und eine größere Reichweite für eine Fahrt auf der Straße erzielen.
Ich denke, das wäre nur eine Option, und die Menschen würden immer noch in der Lage sein, rein elektrisch betriebene Autos mit großer Reichweite zu kaufen. Tesla-Car-Rent hat immer die neuesten Versionen der Modelle. Wenn es auf dem Markt ist können Sie es hier mieten.