Publié à l'origine sur l'annexe EV.
Par Eli Burton
Selon Elon Musk, le très attendu "Battery Day" de Tesla sera combiné avec l'assemblée des actionnaires de la société le 15 septembre. Pour en savoir plus sur les batteries avant le grand jour, j'ai récemment discuté avec Ravindra Kempaiah de ses réflexions sur Tesla et des améliorations potentielles des batteries qui pourraient sera bientôt dévoilé.
Pour en savoir plus sur les batteries, consultez une interview de Ravindra Kempaiah :
Ravindra Kempaiah est un scientifique des matériaux et candidat au doctorat à l'Université de l'Illinois à Chicago, travaillant sur les matériaux d'électrode pour sa thèse. Outre ses recherches, il est un passionné de véhicules électriques et un entrepreneur dans le domaine du vélo électrique.
Avant cela, Ravindra a obtenu sa maîtrise en chimie et nanotechnologie de l'Université de Waterloo au Canada en 2011 en travaillant sur le graphène et sa maîtrise en chimie de l'Université du Maryland-College Park tout en travaillant sur les nanocomposites et les cristaux liquides.
Maintenant, à l'Université de l'Illinois à Chicago, les travaux de Ravindra impliquent des études informatiques de la cinétique du lithium dans les cathodes d'oxyde de métal de transition. Il déménagera à Halifax, au Canada, après avoir obtenu son diplôme plus tard cette année pour poursuivre ses recherches sur les batteries.
Voici quelques éléments clés de notre conversation qui pourraient aider les passionnés de véhicules électriques à mieux comprendre la technologie des batteries, une clé de l'avenir des véhicules électriques.
Maxwell, une société que Tesla a récemment acquise, dispose d'une technologie pour créer des cathodes sans utiliser de solvants toxiques. En conséquence, moins de produits chimiques entravent le flux des ions lithium entre la cathode et l'anode, ce qui leur permet d'aller et venir plus rapidement. Cela permet des taux d'accélération plus élevés et un taux de charge potentiel plus rapide.
Le lithium va et vient entre l'anode et la cathode, et après 30 à 40 cycles, les couches externes commencent à se décomposer. Le matériau de la cathode commence à perdre son intégrité structurelle car, à mesure que les ions entrent et sortent de leurs canaux de stockage, le nickel passe d'un état d'oxydation à l'autre et commence à s'effriter. Au fil du temps, le lithium perd la capacité de se déplacer entre certains espaces, ce qui entraîne une perte de portée permanente.
De nombreux facteurs entrent dans la santé à long terme de votre batterie. La température joue le rôle le plus important, des températures très élevées sont exceptionnellement dommageables pour la batterie. Des températures très élevées entraînent une dégradation plus rapide de la « ruche ». D'un autre côté, un climat très froid aide à préserver la structure à long terme de la ruche, mais c'est mauvais pour la charge - une batterie très froide doit être réchauffée avant la charge pour éviter des dommages importants. Pour mettre cela en perspective, si vous laissez votre Tesla assise (inutilisée) pendant trois semaines à l'extérieur pendant un hiver du Minnesota et que vous essayez soudainement de la suralimenter, de "mauvaises" réactions pourraient se produire dans les cellules. Cela pourrait à son tour endommager votre batterie.
Il existe deux types de perte de potentiel dans les batteries :l'évanouissement de la tension et l'évanouissement de la puissance. Les ions lithium peuvent être piégés dans des réactions indésirables et coller à la surface de l'anode ou de la cathode, devenant ainsi définitivement inutilisables. Si la ruche s'effondre et que vous perdez de l'espace de stockage, cela est considéré comme une "faiblesse de capacité" par les observateurs de l'industrie. D'un autre côté, il y a une "faible puissance" lorsqu'il n'y a pas beaucoup de lithium dans les deux sens, ce qui rend difficile l'extraction d'énergie de la cellule.
La meilleure façon de penser à la relation entre les ions lithium et l'anode et la cathode est celle d'une abeille dans une ruche.
La batterie Million Mile🔋
Grande analogie par @ravikempaiah de la raison pour laquelle la batterie lithium-ion longue durée est comme une ruche et les ions lithium sont les abeilles 🐝 https://t.co/e4s3TyzCF4
À surveiller👇🏼 🔋 ⚡️ 🔋 👇🏼 pic.twitter.com/meBrA6YmXJ
– TeslaGeeksShow (@TeslaGeeksShow) 23 juin 2020
Selon Ravindra, une batterie à semi-conducteurs est un concept fantastique, mais il reste encore 5 à 6 ans à l'échelle commerciale. En théorie, une batterie à semi-conducteurs est extrêmement sûre, car vous retirez les électrolytes liquides (actuellement utilisés) et mettez des électrolytes solides, ce qui rend la perforation pas un risque d'incendie. Le problème? Le lithium-ion a du mal à se déplacer dans les électrolytes solides par rapport aux liquides. L'autre défi est le coût. Des matériaux vraiment rares - y compris le lanthane, le zirconium et l'argent (dans certains cas) - peuvent être nécessaires pour fabriquer une batterie à semi-conducteurs efficace. Actuellement, il n'y a tout simplement pas assez de ces matériaux disponibles pour que cela soit pratique à l'échelle commerciale. Toyota y travaille depuis 2010 et n'a toujours pas de cellule économiquement viable.
Le leadership de Tesla dans l'industrie, au fil des ans, se résume à un effort cumulatif (plus à ce sujet ci-dessous) - obtenu grâce à son intégration verticale. Tesla contrôle le type de minéraux qu'il obtient, puis il sait comment construire des cellules, des modules et des packs à partir de ceux-ci. En conséquence, Tesla peut optimiser chaque étape de la chaîne. En revanche, GM (et d'autres constructeurs automobiles hérités) n'ont pas ce niveau de contrôle. À leur tour, ils ont tendance à acheter des packs de LG Chem, CATL, SK Innovation et autres et à les assembler simplement.
Tesla a la possibilité d'innover et de concevoir ses batteries afin d'optimiser spécifiquement leurs performances et leur longévité pour les voitures de Tesla. Et ça ne s'arrête pas là. Tesla travaille également sur ses propres anodes, cathodes, électrolytes et technologie cell-to-pack. De plus, Tesla a Maxwell et Hibar pour rendre la fabrication plus efficace - c'est un effort cumulatif complet qui différencie Tesla des autres entrant dans l'espace EV.
Vidéo :Tesla Geeks Show ; Contributeur invité :Eli Burton est fier d'être ami avec le Real Life Starman et vient d'assister au récent lancement de SpaceX. Il est également président et fondateur du My Tesla Adventure Tesla Owner Club. Eli est également co-animateur du podcast Tesla Geeks Show et créateur de la série de bandes dessinées The Adventures of Starman.
Image en vedette avec l'aimable autorisation de CleanTechnica. Guide d'achat, Piles
