Jump to content
Redaksjonen.

Gjennombrudd for billig litium-svovel-batteri som lar elbilen kjøre over 100 mil uten å lade

Recommended Posts

Long cycle life referer til kor mange ladesykler (og 200 er bra for LiS) ikkje kor lenge ein syklus varar.

Pressemeldinga til universitetet snakkar om kolombisk effektivitet på over 99%, som betyr opptil 1% tap per syklus. Dei mest levedyktige batteria har i dag koloumbisk effektivitet på godt over 99,99%

Share this post


Link to post

Veldig hyggelig at de forsker på dette, og jeg håper og ønsker at de har funnet en en ny kjemi som kan få en relativt kort vei fra testlab til faktisk produksjon og tilgjengelighet. Det som virkelig taler deres sak er jo energitetthet samt produksjonskostnader. 

Men som alltid, av erfaring så tar jeg slike nyheter med minst et kilo salt. Applausen og hurraropene sparer jeg til vi ser produktet på markedet. Og veien dit kan jo bli lang og tornefylt. Og har de sikret seg rettigheter via patenter så er jo det kjekt for dem men det betyr jo ikke at produktene nødvendigvis vil nå ut på markedet. Kanskje blir selskapet kjøpt opp av noen som ønsker å fremme en annen kjemi eller som har en annen agenda og oppdagelsen og patentene kan ende opp i et arkiv heller enn i en produksjonslinje. Eller kanskje er ikke alle praktiske problemer løst ennå. Feks ladetid, hvor stor volum det vil være på slike batterier. For praktisk bruk et viktig parameter for bruk BEV kjøretøy da plass eller ofte mangelen på disponibel plass ofte er vel så viktig som vekt. 

 

Edit: Ser når jeg har lest kommentarfeltet og kilden til artikkelen at artikkelen både er upresis og nærmest tendensiøs omtrent som det vi er vant med rundt nyheter rundt oppdagelsen av ny batterikjemi. Virker å være temmelig mye som ennå må løses før dette er et produkt egnet for feks elbiler eller mobiler. Altså alt er som vanlig, vi må smøre oss med tålmodighet og bare avvente. LIS batterier er nok langt unna markedet fortsatt. 

Edited by bojangles
  • Like 3

Share this post


Link to post
17 hours ago, Anders Teigland said:

Pressemeldinga til universitetet snakkar om kolombisk effektivitet på over 99%, som betyr opptil 1% tap per syklus. Dei mest levedyktige batteria har i dag koloumbisk effektivitet på godt over 99,99%

Coulombsk effektivitet har ingenting med levetid å gjøre. Det betyr bare at man får 0.99C ut for hver 1.00C inn, det betyr ikke at batteriet reduseres i ytelse på noen måte. Det sier litt om ladetapet (Men vi må vite differansen mellom ladespenning og utladingsspenning for å få hele bildet i.e. voltaisk effektivitet) 

Til sammenligning har NiMH en couloumbsk effektivitet på 65-85%.

Edited by sverreb
  • Like 1

Share this post


Link to post

Det spørs kva som er grunnen til at den koulombske effekten er mindre enn 100%. I dette tilfellet er tapet på grunn av eit irreversibelt kapasitetstap i anoden (sjå fig 4.D og 4.E) og ikkje sjølvutlading og varmetap som for NiMH.

Interessant nok viser dei ikkje ein full ladesyklus, kun utladinga. Det er mao mulig at den voltaiske effekten er låg.

PS: Dahn et al har foreslått koulombsk effektivitet som eit viktig mål på levetid for Li-ione celler. http://interface.ecsdl.org/content/25/3/75.abstract

Share this post


Link to post
Anders Teigland skrev (21 timer siden):

Long cycle life referer til kor mange ladesykler (og 200 er bra for LiS) ikkje kor lenge ein syklus varar.

Pressemeldinga til universitetet snakkar om kolombisk effektivitet på over 99%, som betyr opptil 1% tap per syklus. Dei mest levedyktige batteria har i dag koloumbisk effektivitet på godt over 99,99%

Det virker som at du har misforstått begrepet kolombisk effektivitet. Se hva batteryuniversity skriver:

 

CE is the ratio of the total charge extracted from the battery to the total charge put into the battery over a full cycle.

Li-ion has one of the highest CE ratings in rechargeable batteries. It offers an efficiency that exceeds 99 percent. This, however, is only possible when charged at a moderate current and at cool temperatures. Ultra-fast charging lowers the CE because of losses due to charge acceptance and heat, so also does a very slow charge in which self-discharge comes into play. See BU-808b: What Causes Li-ion to Die.

The coulombic efficiency of Li-ion improves with cycling. To prove this, Panasonic, E-one Moli, Sony, LG and Samsung Li-ion batteries in 18650 cell format where cycled. Some cells began with a coulombic efficiency of 99.1 percent and improved to 99.5 percent with 15 cycles. Some started at 99.5 percent and reached 99.9 percent with 30 cycles. The consistency on repeat tests was high, reflecting in Li-ion being a very stable battery system.

 

https://batteryuniversity.com/learn/article/bu_808c_coulombic_and_energy_efficiency_with_the_battery

Var ellers ikke  klar over at ladetapet er så lite ved litiumion-batterier (c 1%)!

Share this post


Link to post
5 minutes ago, Ketill Jacobsen said:

Var ellers ikke  klar over at ladetapet er så lite ved litiumion-batterier (c 1%)!

Ladetapet er større siden voltaisk effektivitet (VE) ikke er like høy. En må lade med en del høyere spenning enn du får ut av cellen når du utlader. I.e. Ladetap er ikke gitt av CE alene, men CE*VE.

Man kan holde VE så høyt som 99% i LiIon celler, men det forutsetter at man holder SOC lav og lader sakte (0.05C). 

VE tapet blir til varme i cellene når batteriet lades og utlades. Så om man vil overbevise seg selv om at det er tap så er det bare å måle temperaturen på cellene når de lades og utlades. (Isoler de godt om du vil gjøre målejobben enklere). Jeg antar imidlertid at vi er her godt klar over at batterier trenger kjøling, så at det også impliserer tap er neppe noen overraskelse når man tenker seg om ?

I praksis kan man nok regne ~10% ladetap, men husk dette fordeler seg på både lading og utlading i når det omsettes til varme. 

Kilder:
https://batteryuniversity.com/learn/article/bu_808c_coulombic_and_energy_efficiency_with_the_battery
https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium-ion_battery

 

  • Like 1

Share this post


Link to post
sverreb skrev (31 minutter siden):

Ladetapet er større siden voltaisk effektivitet (VE) ikke er like høy. En må lade med en del høyere spenning enn du får ut av cellen når du utlader. I.e. Ladetap er ikke gitt av CE alene, men CE*VE.

Man kan holde VE så høyt som 99% i LiIon celler, men det forutsetter at man holder SOC lav og lader sakte (0.05C). 

VE tapet blir til varme i cellene når batteriet lades og utlades. Så om man vil overbevise seg selv om at det er tap så er det bare å måle temperaturen på cellene når de lades og utlades. (Isoler de godt om du vil gjøre målejobben enklere). Jeg antar imidlertid at vi er her godt klar over at batterier trenger kjøling, så at det også impliserer tap er neppe noen overraskelse når man tenker seg om ?

I praksis kan man nok regne ~10% ladetap, men husk dette fordeler seg på både lading og utlading i når det omsettes til varme. 

Kilder:
https://batteryuniversity.com/learn/article/bu_808c_coulombic_and_energy_efficiency_with_the_battery
https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium-ion_battery

 

Det var en god klargjøring! Jeg forstår det som at kolombisk effektivitet er situasjonen vi har med svært sakte lading og utlading (kanskje 0,1C). Dess hurtigere (høyere C-verdi) ladingen (utladingen) skjer, dess mer varmeutvikling vil en få i batteriet (som er lik tap). Er dette korrekt oppfattet?

Anders Teigland sier at det kan være en sammenheng mellom kolombisk effektivitet og degradering og det kan det kanskje være  i ulik grad. Men i utgangspunktet har definisjonen av begrepet kolombisk effektivitet intet med degradering å gjøre.

Share this post


Link to post
35 minutes ago, Ketill Jacobsen said:

Det var en god klargjøring! Jeg forstår det som at kolombisk effektivitet er situasjonen vi har med svært sakte lading og utlading (kanskje 0,1C). Dess hurtigere (høyere C-verdi) ladingen (utladingen) skjer, dess mer varmeutvikling vil en få i batteriet (som er lik tap). Er dette korrekt oppfattet?

Coulombsk effektivitet relaterer seg til ladeeffektivitet litt som fart relaterer seg til reisdistanse. Vet du farten vet du fortsatt ikke hvor langt du har reist før du vet tiden. For ladeeffektivitet er det det samme du må vite både CE og VE. 

Coulombsk effektivitet teller ladning inn vs ladning ut, uten hensyn på potensialet ladningen har. Denne er høy godt som uansett i normale laderegimer for LiIon. Voltaisk effektivitet er mer komplisert. På lav SOC og lave laderate er det lite forskjell mellom spenningen du påtrykker cellen for å lade den og spenningen du får ut når du utlader. Øker du SOC eller ladefart øker imidlertid differansen, så der du kanskje lader med 4.0V får du kanskje bare 3.8V ut igjen. Denne forskjellen øker med økende C rate og SOC.

For å lage et overført eksempel: Det analoge til coulombsk effektivitet for f.eks en diode (ideell) og en resistor er alltid 100%. Kirchoffs lov forteller oss at ladningen som kommer ut er lik ladningen som vi dytter inn. Begge komponentene gir imidlertid et spenningsfall. Dioden et fast fall uansett strøm, mens resistoren har et spenningsfall som er proporsjonalt med strømmen. Du kan tenke på batteriet som analogt til slike komponenter med med den forskjellen at ladningen magasineres i batteriet, så du kan bare se effektiviteten over tid. VE til batteriet er en kompleks funksjon av SOC, laderate og ladespenning, så det er vanskelig å sette et fast tall på det. 

Konservering av energi (og termodynamikken) gir oss at all energi vi taper må fortsette å eksistere i en eller annen form, noe som til sist blir varme. Varme kan heller ikke oppså av ingenting. Så at batterier blir varme av lading og utlading er både en tilstrekkelig og nødvendig sammenheng med ladetap*. (I.e. at batterier varmes under lading/utlading beviser og kvantiserer ladetapet) Vi kunne målt ladetap i et kalorimeter om vi måtte ønske å gjøre det (Men det finnes enklere måter). 

35 minutes ago, Ketill Jacobsen said:

Anders Teigland sier at det kan være en sammenheng mellom kolombisk effektivitet og degradering og det kan det kanskje være  i ulik grad. Men i utgangspunktet har definisjonen av begrepet kolombisk effektivitet intet med degradering å gjøre.

Det han påpeker er at man kan bruke coulombsk effektivitet som en proxy for akkumulert skade på batteriet. Dette betinger at man har karakterisert mekanismer for skade og vet hvordan de korreleres til ladetap. I.e. man har ved analyse funnet at coulombsk tap har en gitt andel av ladning som går til å gjøre permanente kjemiske endringer i cellen (I.e. skade), da kan du se på dette tapet og bruke det til å anslå akkumulert skade. Å bruke slike proxyer for å måle er ganske vanlig, men krever at man har gjort en grundig karakteriseringsjobb i forkant. En fare med å bruke dette til å anslå total levetid om denne ikke alt er kjent og karakterisert er at det kan være en skjult ikkelineæriteter som gjør at skademekanismene endrer karakter og relasjon til proxyen. Det betyr også at betydningen av CE i en celletype ikke kan overføres til en annen, men for denne aktuelle cellen later det til å nettopp være en slik kjent mekanisme. Skaden man måler er er da proporsjonal eller en annen karakterisert funksjon av observert CE, men den er ikke lik i tallverdi. I.e. 99% CE betyr da ikke at man har en 1% tap i kapasitet over f.eks en sykel. 

*) Dog ikke helt: Skjer det kjemiske endringer i batteriet holder ikke denne sammenhengen lengre da energi kan være bundet/frigitt kjemisk, så strengt tatt er det bare sant for et batteri som ikke endres, noe som i prinsippet ikke kan skje (Det er alltid noe slitasje), men som gjerne er nært nok i praksis, men se Anders' diskusjon. 

Edited by sverreb
  • Like 4

Share this post


Link to post

Kjempegode poeng! Hovedgrunnen til at CE blir nytta er som du påpeker at det er svært lett å gjennomføre, men har blitt korrelert med bruk av blant anna EIS og ulike post mortem teknikkar.

Battery University overforenklar of litt når dei hevder at høg CE kun er mulig ved låg ladehastighet, LTO kjemien er eit eksempel der CE er høg ved høg ladehastighet (energieffektiviteten går derimot ned).

Share this post


Link to post
sverreb skrev (På 10.1.2020 den 16.37):

Coulombsk effektivitet relaterer seg til ladeeffektivitet litt som fart relaterer seg til reisdistanse. Vet du farten vet du fortsatt ikke hvor langt du har reist før du vet tiden. For ladeeffektivitet er det det samme du må vite både CE og VE. 

Coulombsk effektivitet teller ladning inn vs ladning ut, uten hensyn på potensialet ladningen har. Denne er høy godt som uansett i normale laderegimer for LiIon. Voltaisk effektivitet er mer komplisert. På lav SOC og lave laderate er det lite forskjell mellom spenningen du påtrykker cellen for å lade den og spenningen du får ut når du utlader. Øker du SOC eller ladefart øker imidlertid differansen, så der du kanskje lader med 4.0V får du kanskje bare 3.8V ut igjen. Denne forskjellen øker med økende C rate og SOC.

For å lage et overført eksempel: Det analoge til coulombsk effektivitet for f.eks en diode (ideell) og en resistor er alltid 100%. Kirchoffs lov forteller oss at ladningen som kommer ut er lik ladningen som vi dytter inn. Begge komponentene gir imidlertid et spenningsfall. Dioden et fast fall uansett strøm, mens resistoren har et spenningsfall som er proporsjonalt med strømmen. Du kan tenke på batteriet som analogt til slike komponenter med med den forskjellen at ladningen magasineres i batteriet, så du kan bare se effektiviteten over tid. VE til batteriet er en kompleks funksjon av SOC, laderate og ladespenning, så det er vanskelig å sette et fast tall på det. 

Konservering av energi (og termodynamikken) gir oss at all energi vi taper må fortsette å eksistere i en eller annen form, noe som til sist blir varme. Varme kan heller ikke oppså av ingenting. Så at batterier blir varme av lading og utlading er både en tilstrekkelig og nødvendig sammenheng med ladetap*. (I.e. at batterier varmes under lading/utlading beviser og kvantiserer ladetapet) Vi kunne målt ladetap i et kalorimeter om vi måtte ønske å gjøre det (Men det finnes enklere måter). 

Det han påpeker er at man kan bruke coulombsk effektivitet som en proxy for akkumulert skade på batteriet. Dette betinger at man har karakterisert mekanismer for skade og vet hvordan de korreleres til ladetap. I.e. man har ved analyse funnet at coulombsk tap har en gitt andel av ladning som går til å gjøre permanente kjemiske endringer i cellen (I.e. skade), da kan du se på dette tapet og bruke det til å anslå akkumulert skade. Å bruke slike proxyer for å måle er ganske vanlig, men krever at man har gjort en grundig karakteriseringsjobb i forkant. En fare med å bruke dette til å anslå total levetid om denne ikke alt er kjent og karakterisert er at det kan være en skjult ikkelineæriteter som gjør at skademekanismene endrer karakter og relasjon til proxyen. Det betyr også at betydningen av CE i en celletype ikke kan overføres til en annen, men for denne aktuelle cellen later det til å nettopp være en slik kjent mekanisme. Skaden man måler er er da proporsjonal eller en annen karakterisert funksjon av observert CE, men den er ikke lik i tallverdi. I.e. 99% CE betyr da ikke at man har en 1% tap i kapasitet over f.eks en sykel. 

*) Dog ikke helt: Skjer det kjemiske endringer i batteriet holder ikke denne sammenhengen lengre da energi kan være bundet/frigitt kjemisk, så strengt tatt er det bare sant for et batteri som ikke endres, noe som i prinsippet ikke kan skje (Det er alltid noe slitasje), men som gjerne er nært nok i praksis, men se Anders' diskusjon. 

Takker for lærdom, og godt forklart....!

 

Slik rent hypotetisk; hva ville skje om batteriet ikke hadde motstand ?

Edited by Halvor Sølvberg- the MOV

Share this post


Link to post
17 hours ago, Halvor Sølvberg- the MOV said:

Takker for lærdom, og godt forklart....!

 

Slik rent hypotetisk; hva ville skje om batteriet ikke hadde motstand ?

Kommer an på hva du mener med motstand. Vi bruker ofte begrepet indre motstand på batterier for å bruke det som en ekvivalens til tapene som skjer i batteriet, men det er kun en modell, og de reelle tapsmekanismene er ikke kun motstand, vi bare kaller det en ekvivalent motstand.

Ett batteri som ville blitt beskrevet som å ha null indre motstand ville vært et ideellt batteri, dette er ikke fysisk og kan ikke eksistere. Et slikt batteri ville ikke blitt oppvarmet av verken opp eller utlading og ville vært fullstendig uslitelig.

  • Like 3

Share this post


Link to post
sverreb skrev (På 12.1.2020 den 19.04):

Kommer an på hva du mener med motstand. Vi bruker ofte begrepet indre motstand på batterier for å bruke det som en ekvivalens til tapene som skjer i batteriet, men det er kun en modell, og de reelle tapsmekanismene er ikke kun motstand, vi bare kaller det en ekvivalent motstand.

Ett batteri som ville blitt beskrevet som å ha null indre motstand ville vært et ideellt batteri, dette er ikke fysisk og kan ikke eksistere. Et slikt batteri ville ikke blitt oppvarmet av verken opp eller utlading og ville vært fullstendig uslitelig.

Om det var fysisk mulig, hva ville skje..? Ville det måtte hente en form for energi, og hvor mye.

 

Skal saksøke Norsk (Og US) musikkbransje for å ha promotert for dårlig PUNK på 70 talet. Analogisk sett burde det gi samme utbetaling som søksmålene i tobbaksindustrien. Pengene skal det ikke stå på, Eg går til Høgsterett om det trengst:

https://www.youtube.com/watch?v=PinCg7IGqHg

Og en med mindre futt for å eksemplifisere:

https://www.youtube.com/watch?v=EXFic6HmrU0

 

Edited by Halvor Sølvberg- the MOV

Share this post


Link to post

BMW laget el biler med svovelbatterier på 80 tallet. Tro de var dobbelt så vekt effektive som bly batterier den gangen.

Tror de var på 28kwh og veide ca 270kg den gangen. 

Share this post


Link to post
Trestein skrev (1 time siden):

BMW laget el biler med svovelbatterier på 80 tallet. Tro de var dobbelt så vekt effektive som bly batterier den gangen.

Tror de var på 28kwh og veide ca 270kg den gangen. 

Og så har man DS fra 1955

Knapper å glansbilder teller den dag i dag, selvom teknikken var oppfunnet for langt over 200 år siden....., er den gangbar mynt også i dag, takket være AI er vi ikke blitt klokere.

IQ er redusert med 1% siste  20 år, og kunsten/evne (kompetanse) er ikke blitt betre. Og kjøpes for store penger, som naturlig er.

Edited by Halvor Sølvberg- the MOV

Share this post


Link to post

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Loading...

  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...