Saltar al contenido

¿Dónde estaba la batería en el día de la batería de Tesla?

julio 2, 2021


“El gran formato reduce todos los materiales ‘inactivos’, como el embalaje. Así que la densidad de energía a nivel de paquete mejorará y el costo bajará ”, dice Shirley Meng, científica de materiales que dirige el Laboratorio de Almacenamiento y Conversión de Energía en UC San Diego. Es exactamente el tipo de fuente de alimentación robusta que Tesla necesitará para sus vehículos pesados ​​planificados como el Cybertruck y su semi eléctrico. Pero la verdadera innovación en la batería de Tesla es lo que no puedes ver.

En todas las baterías de vehículos eléctricos, una capa delgada de papel de cobre sirve como colector de corriente para el ánodo y una capa de papel de aluminio para el cátodo. Una pestaña está unida a cada uno de estos colectores de corriente y sirve como conexión de la batería al mundo exterior. Pero estas pestañas obstaculizan el rendimiento de las células y dificultan su producción. Los fabricantes deben utilizar una técnica de soldadura especializada para conectarlos a los colectores de corriente de la lámina, lo que da como resultado una pérdida de tiempo y material. Peor aún, las pestañas reducen la eficiencia de la batería, porque la corriente eléctrica debe viajar a lo largo del electrodo para llegar a cada pestaña. Una de las principales innovaciones de la nueva batería de Tesla es que es de mesa.

“Sacar las pestañas de la ecuación le permitirá tener más área recubierta en su electrodo, aumentando la capacidad de la celda sin cambiar nada más en el diseño”, dice Greg Less, director técnico del Laboratorio de Baterías de la Universidad de Michigan. «No es una idea nueva, pero existen muchos desafíos de ingeniería para hacer que algo como esto funcione de manera confiable y reproducible».

La clave del avance de la batería de Tesla fue una imagen estampada en las camisetas gráficas negras que usaban Baglino y Musk: lo que parecía un montón de líneas blancas aleatorias era, según Musk, una representación «muy esotérica» ​​de la estructura de una batería de mesa. Según Baglino, la compañía diseñó con láser colectores de corriente de lámina existentes para que puedan tener docenas de conexiones a los materiales de los electrodos. El resultado es un colector de corriente que Baglino describió como una «espiral de tejas» que se parece un poco a un armadillo acurrucado y revestido de cobre.

«La distancia que tiene que viajar el electrón es mucho menor», dijo Musk. “Entonces, en realidad, tiene una longitud de ruta más corta en una celda de tabla grande, luego en una celda más pequeña con pestañas. Entonces, aunque la celda es más grande, en realidad tiene una mejor relación peso-potencia «.

Los investigadores de Tesla también alteraron significativamente la química de sus electrodos para mejorar el rendimiento. Tesla es ahora uno de los varios fabricantes que producen ánodos ricos en silicio, que están destinados a reemplazar los ánodos de grafito más comunes que se usan en las baterías de iones de litio en la actualidad. Cuando una batería de iones de litio se está cargando, los iones de litio fluyen hacia el ánodo, desplazando los electrones y creando una carga eléctrica. En comparación con el grafito, el silicio puede absorber muchos más iones.

«El silicio puede almacenar aproximadamente 10 veces la cantidad de átomos de litio que el grafito, lo que da a las baterías que contienen silicio de un 20 a un 40 por ciento más de densidad de energía», dice Francis Wang, director ejecutivo de NanoGraf, una empresa que ha desarrollado un ánodo de batería de silicio-grafeno. . Pero el silicio también puede hacer que la batería se hinche como un globo. Con el tiempo, el desgaste de los componentes hará que el rendimiento se desplome. La incorporación segura de silicio en un ánodo generalmente requiere nanoingeniería de los componentes del cátodo de manera que contengan la hinchazón. Nanograf, por ejemplo, envuelve sus ánodos a base de silicio en grafeno, que actúa como una manta flexible cuando el ánodo se expande, protegiéndolo de la corrosión.

Tesla ha estado usando pequeñas cantidades de óxido de silicio en sus ánodos durante años. Esta mezcla de silicio viene efectivamente hinchada para reducir el daño causado por la hinchazón, pero esto significa que también permite ganancias de rendimiento modestas. Para obtener un impulso mayor, normalmente se requiere la nanoingeniería de las partículas de silicio para conservar sus beneficios como esponjas de iones de litio al tiempo que se reduce el riesgo de destrucción. Pero Baglino y su equipo optaron por tomar una ruta más sencilla. Sus ánodos de silicio no están diseñados en absoluto por nanoingeniería; son silicio crudo estabilizado con algunos iones elásticos. Según Baglino, esto puede aumentar el alcance de los vehículos de Tesla en un 20 por ciento.



Source link

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *