Ymchwilydd Tesla yn Arddangos Batri 100-Mlynedd, 4-Miliwn-Mile

Un o'r pryderon mwyaf am EVs yw y bydd angen ailosod y batris ar ôl ychydig flynyddoedd, ar gost fawr. Wedi'r cyfan, mae batri eich ffôn clyfar yn debygol o fod wedi gweld dyddiau gwell o fewn cyn lleied â thair blynedd. Ond mae ymchwilydd Tesla yn paratoi i roi'r syniad hwn i gysylltiad unwaith ac am byth, ar ôl arddangos batris a allai oroesi'r mwyafrif o fodau dynol.

Mae'n debyg bod selogion Tesla wedi clywed am Jeff Dahn eisoes. Mae'n athro ym Mhrifysgol Dalhousie ac mae wedi bod yn bartner ymchwil gyda Tesla ers 2016. Ei ffocws fu cynyddu dwysedd ynni ac oes batris lithiwm-ion, yn ogystal â lleihau eu cost. Mae'n ymddangos bod Dahn wedi taro'r baich ynghyd â chydweithwyr ar ei dîm ymchwil. Yn papur a gyhoeddwyd yn y Journal of the Electrochemical Society, mae'r grŵp yn honni ei fod wedi creu dyluniad batri a allai bara 100 mlynedd o dan yr amodau cywir.

Mae papur Dahn yn cyferbynnu celloedd sy'n seiliedig ar gemeg Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2 (“NMC 532”) i LiFePO4. Yr olaf yw'r cemeg “Lithium Iron Phosphate” (aka LFP) y mae Tesla yn ei ddefnyddio ar hyn o bryd mewn ceir Model 3 safonol a adeiladwyd yn Tsieineaidd sy'n cael eu mewnforio i Ewrop. Mae gan gemeg LFP ddwysedd ynni is na dewisiadau amgen Lithiwm-Ion mwy eang, ond mae'n rhatach, yn fwy gwydn, ac yn honedig yn fwy diogel hefyd. Gall LFP bara hyd at 12,000 o gylchoedd gwefru-rhyddhau, felly nid yw ei guro yn hyn o beth yn orchest fawr. Ni ddangosodd celloedd NMC 532 Dahn unrhyw golled cynhwysedd ar ôl bron i 2,000 o gylchoedd. Mae'r papur yn allosod hyn i awgrymu hyd oes o 100 mlynedd (yn amlwg nid ydynt wedi bod yn profi'r batri mor hir).

Cyflwynodd Dahn hefyd gyweirnod ym mis Mawrth yn y seminar batri rhyngwladol yn Orlando, Florida, lle bu siarad am “fatri 4-miliwn-milltir”. Roedd hyn yn cynnwys rhai o'r canfyddiadau yn y papur, cyn ei ryddhau y mis hwn. Roedd gan Dahn wedi addo y “batri miliwn o filltiroedd” yn flaenorol, ac wedi bod yn profi celloedd yn seiliedig ar ei gemeg wedi'i addasu ers mis Hydref 2017. Yn ôl pob tebyg, maent wedi bod yn mynd yn gryf ac ar ôl 4.5 mlynedd o feicio parhaus ar dymheredd yr ystafell, dim ond 5% o ddiraddiad y maent wedi'i weld. Byddai hyn yn golygu y gallent bweru EV am 4 miliwn o filltiroedd cyn bod angen eu newid.

Rhan o'r rhesymau dros yr hirhoedledd yw'r newid o gathodau polycrisialog i gathodau un-grisial, nad ydynt yn dadelfennu mor gyflym yn ystod y cylch gwefru-rhyddhau. Mae cemeg NMC 532 Dahn yn defnyddio cyferbyniadau â chemeg NMC 811 a ddefnyddir ar hyn o bryd gan LG Chem, sydd ag wyth rhan o nicel yn ei gatodau ar gyfer pob rhan o fanganîs a chobalt. Y llynedd newidiodd Model Y Tesla o NMC 811 i gelloedd cemeg NCMA LG Chem, sef “nicel uchel”. Mae'r rhain yn ddrud o'u cymharu â naill ai LFP neu NMC 811 ond yn cynnig y dwysedd uchaf ar gyfer yr ystod hiraf. Mae cemeg NCMA yn defnyddio nicel, cobalt, manganîs, ac alwminiwm ar gyfer ei catodau, ond nicel yw'r mwyafrif (89%).

Mae'r cemeg NMC 532 Dahn wedi bod yn profi addewidion naid arall ymlaen mewn technoleg batri. Fodd bynnag, nid oes angen i geir bara 100 mlynedd, ac nid oes angen iddynt fynd 4 miliwn o filltiroedd ychwaith. O ystyried hynny oedran cerbyd cyfartalog yn UDA yw 12 mlynedd gan wneud 14,000 o filltiroedd y flwyddyn, y pellter oes cymedrig a yrrir gan gar Americanaidd yw 168,000 o filltiroedd, ac yn Ewrop mae'n llawer llai. Felly, mewn gwirionedd, bydd batris â gwydnwch 4-miliwn o filltiroedd yn galluogi cymwysiadau fel cerbyd-i-grid, a fydd yn cynyddu cyfradd beicio gwefr-rhyddhau. Ond maent yn fwy tebygol o fod yn fwyaf defnyddiol ar gyfer storio ynni statig mewn tai ac ar gyfer byffro capasiti grid o gyflenwad adnewyddadwy ysbeidiol.

Mae selogion hydrogen yn aml yn dadlau mai dim ond stopgap yw batris nes bod Cerbydau Trydan Celloedd Tanwydd a systemau storio hydrogen yn cyrraedd y brif ffrwd. Ond gyda'r holl ddatblygiadau mewn technoleg batri yn digwydd, mae hydrogen yn debygol o fod yn rhy ychydig, yn rhy hwyr pan fydd yn cyrraedd cyfaint i'w gludo. Technolegau fel y rhai y mae Dahn yn gweithio arnynt, ochr yn ochr datblygiadau sylffwr lithiwm megis o Theion ac technoleg codi tâl cyflym iawn fel StoreDot's, yn golygu bod batris mewn ychydig flynyddoedd o amser wedi datrys yr holl broblemau a achosir yn eu herbyn.