Híbridos y Eléctricos

INVESTIGACIÓN DE JEFF DAHN

Tesla patenta sus nuevas baterías: mayor rendimiento, mayor vida útil y más baratas

Tesla patenta las celdas de baterías con un electrolito de dos aditivos y electrodos eficientes basada en la investigación de Jeff Dahn y su equipo, que ofrece mayor rendimiento y vida útil a un precio más bajo.

Nueva patente de Tesla para baterías más baratas, más duraderas y más eficientes.
Nueva patente de Tesla para baterías más baratas, más duraderas y más eficientes.

Como resultado de una investigación cuyos resultados fueron presentados en febrero de este año, Tesla ha solicitado una patente para una nueva celda de batería de iones de litio con un rendimiento superior y más económica en términos de producción. La nueva celda ha sido desarrollada por Jeff Dahn y su equipo en la Universidad Dalhousie y formará parte de una nueva batería con electrodos muy eficientes y un electrolito de dos aditivos que mejora el rendimiento.

Hace unos días, se publicaba el informe del progreso de las investigación de Jeff Dahn para una nueva celda basada en la química NMC, formadas por capas de níquel, manganeso y cobalto, y que ofrece una alta capacidad energética, y alta seguridad gracias al uso de un electrolito sólido. Estas celdas pueden ser capaces de alimentar un vehículo eléctrico durante más de 1,6 millones de kilómetros (1 millón de millas) y alcanzar al menos dos décadas de vida si se instalan en sistemas de almacenamiento de energía en la red.

Ahora, Tesla ha solicitado una nueva patente en la que Jeff Dahn y su equipo figuran como inventores de una nueva celda de batería que no es el resultado de esta investigación, sino de una anterior, que ya fue objeto de una patente en febrero, y que es muy diferente en cuanto a composición química a la presentada en este último informe previo.

Según explica la propia patente, los electrodos positivos o ánodos NMC 532 (50% níquel, 30% manganeso y 20% cobalto) monocristalinos son particularmente robustos, gracias a su mayor tamaño de grano frente a otras químicas NMC más estandarizadas, monocristalinas, cuyo tamaño de grano es mucho más pequeño. “La nueva celda de batería utiliza dos aditivos en el electrolito, el carbonato de vinileno (VC) y 1,2,6-oxoditiano-2,2,6,6-tetraóxido que aumentan el rendimiento de la celda”. Más técnicamente la patente muestra cómo los aditivos han demostrado un aumento en el rendimiento, mientras otras investigaciones se han centrado en una combinación de muchos más aditivos que hace complicado entender cómo funcionan juntos químicamente.

Jeff Dahn y su equipo en la Universidad Dalhousie aparecen como inventores de las nuevas celdas de Tesla

Jeff Dahn y su equipo en la Universidad Dalhousie aparecen como inventores de las nuevas celdas de Tesla.

En el cátodo, Tesla emplea la tecnología NCA para los coches eléctricos y la NCM para los sistemas estacionarios. Sin embargo, la nueva patente menciona que la tecnología será útil tanto para vehículos eléctricos como para almacenamiento en red.

Los aditivos

Varias investigaciones demuestran cómo los aditivos electrolíticos aumentan la vida útil y el rendimiento de las baterías. En una publicación del Journal of the Electrochemical Society de 2013 se demostró que cinco aditivos patentados, de los que no se reveló la composición química, eran capaces de aumentar la vida útil de las celdas en comparación con un sistema de electrolitos sin aditivos o con uno solo.

Otros estudios se han centrado en la ganancia de rendimiento de los sistemas de electrolitos que contienen tres o cuatro aditivos. Sin embargo, en todas ellas, los investigadores no llegan a entender perfectamente la interacción entre los diferentes aditivos que les permiten trabajar juntos sumando sinergias con unos electrodos específicos.

Según indica Tesla en su patente, “la composición de las mezclas de aditivos de ciertos sistemas se basa a menudo en prueba y error y no se puede predecir de antemano".

La solución de Tesla

Jeff Dahn y su equipo ha utilizado tan solo dos aditivos, lo que reduce el coste y la complejidad y hace posible predecir y controlar su impacto sobre las propiedades de la celda, “reduciendo los costes, mejorando el rendimiento y alargando la vida útil de las baterías”.

Tesla y Panasonic han logrado reducir las necesidades de cobalto en las baterías antes que el resto de la industria

Estos sistemas de baterías con menos aditivos operativos pueden emplearse en diferentes aplicaciones de almacenamiento de energía tanto en vehículos como en redes. Paralelamente, se han desarrollado los electrodos positivos y negativos que funcionan con mayor eficiencia con el electrolito de dos aditivos, proporcionando mejoras sistemáticas adicionales". La solicitud de patente se llama “Sistemas de baterías nuevas basados ​​en sistemas de electrolitos de dos aditivos que incluyen 1,2,6-oxoditiano-2,2,6,6-tetraóxido“.

La inversión de I+D de Tesla responde a su intención, cada vez más palpable, de construir su propia línea de fabricación de celdas de baterías, prescindiendo de la intervención de Panasonic. En este caso las nuevas patentes de Tesla, que no tienen por qué llegar a industrializarse definitivamente, responden a dos tipos de celdas diferentes, pero que en ambos casos, mejoran las actuales que se producen en la Gigafactoría de Nevada.

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