Politics.be - CATL kondigt productie aan van 500 Wh/kg batterij

Politics.be (https://forum.politics.be/index.php)

- Mobiliteit & verkeersveiligheid (https://forum.politics.be/forumdisplay.php?f=210)

- - CATL kondigt productie aan van 500 Wh/kg batterij (https://forum.politics.be/showthread.php?t=268699)

CATL kondigt massaproductie aan van 500 Wh/kg batterijcel

Zou zelfs een doorbraak betekenen voor het electrisch vliegen (regionaal, korter dan 1000 km)

Citaat:

Electric plane battery unveiled by CATL achieves staggering energy density

Johnson, Posted on April 19, 2023

A groundbreaking electric plane battery has been unveiled by the world’s largest battery producer, CATL.

In the world of batteries, one brand has come to dominate nearly all others, CATL. The Chinese battery producer has quickly become the world’s largest battery producer and supplies some of the largest brands in the world, including some of the most prominent automakers. Now, the company is attempting to expand into the aviation sector as it has unveiled its most energy-dense battery ever, designed for use in electric planes.

CATL announced the new electric plane “Condensed Battery,” at the Shanghai auto show yesterday, and it has captured significant attention for its incredible energy density. According to CATL, the new battery will have an energy density of 500Wh/Kg, a number which is roughly double the Tesla 4680 at ~270Wh/Kg. Moreover, this project isn’t some concept that will never see the production line. CATL states the new battery will be entering mass production later this year.

According to the battery maker, this incredible energy density, which is desperately needed within the aviation industry, is achieved through a combination of innovations. CATL Chief Scientist Wu Kai noted that an all-new high-energy cathode and anode, improved isolation films, and a “micron-scale adaptive mesh structure” are the primary changes that allow for the electric plane battery’s incredible energy capacity.

While Kai didn’t extensively elaborate on how these innovations directly affect energy density, the company notes that most of the improvements, including the micron mesh structure, are put in place to regulate chemical reactions within the battery, which could otherwise go out of control at such a high energy load.

“Meeting customers’ requirements is the core driving force that drives technological innovation for CATL,” said Kai, noting that the business has been vastly growing its offerings across numerous price points.

This new battery addresses the most significant hurdle many electric plane manufacturers face, which has previously relegated the electric plane offerings to shorter domestic flights under 300 miles. With these new batteries, electric aircraft will likely be far from achieving the range of their gas-powered counterparts but significantly closer, potentially hitting 600-700 miles on a single charge.

The final big announcement from the Shanghai presentation was CATL’s involvement in a “civilian electric aircraft” project, though the company did not name any of its collaborators. CATL is expected to release more information on the project later this year, alongside the full production launch of the electric plane battery, but it was not immediately available for clarification to Teslarati.

Dat zou betekenen dat de *gemiddelde BEV lichter kunnen wegen dan ICE.

Toch als die accucellen min of meer infrastructureel ingebouwd worden.

*60 kWh zou dan maar netto 120 kg wegen, zeggen we nog pakweg 150 kg niveau batterijpack (400 Wh/kg koeling-verwarming inbegrepen). En 200 kg voor 80 kWh (long range)

Het infrastructureel cell-to-body van Tesla (4680 cellen) zou ~270 Wh/kg waard zijn (of 296 kg voor 80 kWh)

Citaat:

https://www.reuters.com/technology/c...ft-2023-04-19/

China's CATL unveils condensed matter battery to power civil aircraft

The battery, a type of semi-solid state product with condensed electrolyte and new anode and separator materials, will have an energy density of 500 Watt hours per kilogramme (Wh/kg), according to Wu Kai, CATL's Scientist in Chief, speaking to reporters at the Shanghai auto show.

CATL levert ook aan Tesla. Onder andere ook de momenteel beste LFP-cellen.

Citaat:

Oorspronkelijk geplaatst door Micele (Bericht 10150505)

Dat zou betekenen dat de *gemiddelde BEV lichter kunnen wegen dan ICE.

Begrijp ik niet. Zo een batterij heeft 500 WHr/kg (electrisch) terwijl een kilo brandstof thermisch rond de 12 000 WHr/kg en dus mechanisch 4 000 WHr/kg heeft.

Citaat:

Oorspronkelijk geplaatst door patrickve (Bericht 10150577)

Begrijp ik niet. Zo een batterij heeft 500 WHr/kg (electrisch) terwijl een kilo brandstof thermisch rond de 12 000 WHr/kg en dus mechanisch 4 000 WHr/kg heeft.

Het verschil zit in het feit dat ontwerpers van EV's vanaf moment 1 elke gram moeten besparen om die loeizware accu's erin te kunnen lepelen met enige vorm van succes.

Wel grappig dat ze een zeer kwetsbare "pauch" cell promoten als 500W/kg . Een plat plastiek zakje gevuld met anode, cathode en electroliet.
(die we al jaren gebruiken in onze gevechtsrobots, en we leven wel met de occasionele brand)

De cylindervormige cellen , afgeleid van de 18650 zijn gewoon zwaarder, maar ze hebben wel een metalen behuizing die wat minder efficient met ruimte omgaat (wat de ontwerpers van accupacks ruimte gaf om er koeling en verwarming tussendoor te laten lopen/blazen-

Citaat:

Oorspronkelijk geplaatst door patrickve (Bericht 10150577)

Begrijp ik niet. Zo een batterij heeft 500 WHr/kg (electrisch) terwijl een kilo brandstof thermisch rond de 12 000 WHr/kg en dus mechanisch 4 000 WHr/kg heeft.

Citaat:

https://assets.adac.de/image/upload/...awd_mkutft.pdf

Reluktanzmotor hinten, Asynchronmotor vorn

Leistung 254 kW/345 PS

Maximales Drehmoment n.b.
Kraftübertragung Allrad aut. zuschaltend

Getriebe 1-Gang-Getriebe
Höchstgeschwindigkeit 217 km/h
Beschleunigung 0-100 km/h 5,0 s
Verbrauch pro 100 km (WLTP) 16,9 kWh

Batteriegröße gesamt/nutzbar 80,5 kWh/77 kWh

Reifengröße (Serie vo./hi.) 255/45 R19
Länge/Breite/Höhe 4.751/1.921/1.624 mm

Leergewicht/Zuladung 1984/387 kg

Het complete batterijpack weegt ca. 480 kg.
Stel eens voor dat wordt 200 kg tot 250 kg, ik schat maar.

Dan gaat die e-SUV maar ~1700 kg of wat meer wegen.

Citaat:

Oorspronkelijk geplaatst door Micele (Bericht 10150776)

Het gaat om de complete auto, niet alleen de brandstofvoorraad.

De huidige middenklasse-SUV van Tesla, model Y long range AWD, dus vierwielaangedreven met 2 E-motoren en 80,5 kWh accupack, weegt gemeten door ADAC 1984 kg.
De afmetingen en specs zet ik erbij.

Het complete batterijpack weegt ca. 480 kg.
Stel eens voor dat wordt 200 kg tot 250 kg, ik schat maar.

Dan gaat die e-SUV maar ~1700 kg of wat meer wegen.

Hoeveel Kilometer kan je rijden met de 480Kg en die 200-250Kg (uw speculatie) ?

711 Wh/kg gehaald bij labotesten, en ook 1635 Wh/liter.

Paper en Abstract:
https://iopscience.iop.org/article/1...7X/40/4/048201

Via bron:

Citaat:

https://physicsworld.com/a/lithium-i...ensity-record/

Lithium-ion batteries break energy density record

21 Apr 2023

Technology advances: the energy density of lithium-ion batteries has increased from 80 Wh/kg to around 300 Wh/kg since the beginning of the 1990s. (Courtesy: B Wang)

Researchers have succeeded in making rechargeable pouch-type lithium batteries with a record-breaking energy density of over 700 Wh/kg. The new design comprises a high-capacity lithium-rich manganese-based cathode and a thin lithium metal anode with high specific energy. If developed further, the device could find use in applications such as electric aviation, which requires much higher energy density batteries than those available today.

Lithium-ion batteries are a key technology for helping to reach climate neutrality goals. They are increasingly being used to power electric vehicles and as the principal components of domestic devices that store energy generated from renewable sources. The technology has greatly advanced too: since first commercialized by Sony in 1991, the energy density of lithium-ion batteries has increased from 80 Wh/kg to around 300 Wh/kg.

Achieving a truly carbon-free economy, however, will require better-performing batteries than current lithium-ion technology can deliver. In electric vehicles, for example, a key consideration is for batteries to be as small and lightweight as possible. Achieving that goal calls for energy densities that are higher than 400 Wh/kg. The problem is that today’s lithium-ion batteries mainly contain intercalation-type cathodes (for example, LiFePO4, LiCoO2 or LiNixMnyCozO2, x+y+z=1) and graphite-based anodes, and the energy density of these electrodes is approaching its upper limit.

High charge-discharge voltage

In the new work, the researchers led by Xiqian Yu and Hong Li of the Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences in Beijing, have manufactured practical pouch-type rechargeable lithium batteries by using an ultrathick high-discharge capacity Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2 cathode with an areal capacity exceeding 10 mAh/cm2 and a lithium metal anode. The high charge-discharge voltage of the lithium-rich manganese-based oxides allows for a higher lithium-ion storage capacity.

“The anode electrode employs ultrathin metal lithium incorporated using a separator coating technique, which addresses the annoying issue of reversible deposition of ultrathin lithium of large surface capacity,” explains first author Quan Li.

The devices boast a gravimetric energy density of 711.3 Wh/kg and a volumetric energy density of 1653.65 Wh/L, both of which are the highest in rechargeable lithium batteries based on an intercalation-type cathode, Li tells Physics World.

“With respect to the battery manufacture, our extremity battery structure design (including the use of ultrathin current collectors) was tailored to minimize the usage of auxiliary materials while enhancing the proportion of active materials in the entire battery,” he adds. “This synergistic approach is what enabled the ultrahigh energy density of the batteries.”

Long-range electric vehicles and electric aviation could benefit
The new devices could benefit long-range electric vehicles and electric aviation, both of which place increasingly high demands on battery energy density. The research could also help address some of the inherent issues associated with battery technology, says Li.

“For instance, it offers insights into how to balance safety and other important factors in high-energy density batteries, which will help in the practical realization of high-energy density batteries in the future. Research on batteries with energy densities approaching theoretical limits will also help improve our knowledge of solid-state ionics and solid-state electrochemistry, allowing perhaps for technological innovation in new materials and battery systems.”

The researchers, who report their work in Chinese Physics Letters, explain that a trade-off always exists between the energy density, cycle performance, rate capability and safety of lithium-ion batteries. Safety is a primary requirement, but elevated energy density will increase the risks during battery operation, they say. “Energy density must be gradually improved while ensuring safety,” says Li. “Our goal is to enhance battery safety performance through solid-state battery technology, making high-energy density batteries more practical.”

The cycle performance of high-energy density batteries also still lags behind that of currently commercialized batteries, he adds. “This parameter needs to be comprehensively considered to meet the requirements of specific fields. It will therefore take **considerable time for ultrahigh-energy density batteries to be practically applied. Addressing the challenges that hinder their practical usage will be the ongoing direction of our future research endeavours.”

Nu nog de duurzaamheid (= voldoende laadcyclussen, daar hapert het nog aan) en veiligheid optimaliseren, soit moesten praktische 600 Wh/kg echt gehaald worden, - blijkbaar ook bijna gehaald door Jeff Dahn (zie grafiek) - zou dit quasi een verdubbeling zijn, of beter gezegd minstens een halvering van het batterijgewicht. Een middenklasse BEV - met 500 km echt rijbereik - zou dan 250 tot 300 kg minder wegen.
Ik plak er **2030 op.

Of men kan ook 150 kWh batterijpack in een middenklasse BEV krijgen die dan 1000 km rijbereik haalt. Maar of dat zin heeft?

NIO heeft een 150 kWh batterijpack overigens al aangekondigd voor zijn ET7 (die vandaag al rijden met verwisselbare packs van 75 kWh tot 100 kWh)

Citaat:

https://carnewschina.com/2023/02/06/...ms-qin-lihong/

February 6, 2023

Nio to launch 150 kWh semi-solid state battery in H1 2023, confirms Qin Lihong

Nio doesn’t manufacture its cars but outsources them to its state-owned partner Jinghuai Auto (JAC). The same goes for the 150 kWh battery, as the manufacturer is WeLion, a developer of solid-state batteries. Previously, Li Hong, the founder of WeLion, announced that their semi-solid state battery would have an energy density of 360 Wh/kg.

Die wagen zou tweemaal zo duur zijn...

Labo testen. Voor dezelfde moeite hebben ze ook 800W/kg gehaald, maar fakkelde de hele boel af.

Want da's een trukje dat we gebruiken in onze Robot Wars machines. ipv te laden tot 4.2V per cel, doorduwen tot 4.32V per cel. Dan kan er wat meer in, en kan er meer tegelijk uitkomen. Maar ze gaan wel snel naar de kloten, en na een paar laadbeurten kan het wel zijn dat het een BBQ met rookgordijn wordt.

Dat is ook 1 van de redenen waarom dat we regelmatig horen dat een Ebike of step de garage in de hens zet. Accupacks gemaakt uit 3de keus cellen, en daar dan een lader en/of BMS bij gemaakt door de goedkoopste aanbieder.
En zolang de andere cellen en de BMS* de last kunnen verdelen gaat het niet mis.
Maar eenmaal de cellen genoeg degraderen, en de BMS niet actief ingrijpt.... POEF.

*BMS, battery managment system. Een methode om elke cel, of elke groep cellen gelijkmatig te laden. De betere zorgen er ook voor dat de belasting bij het ontladen beter verdeeld word, en actieve temperatuursregeling verzorgen.

Citaat:

Oorspronkelijk geplaatst door maddox (Bericht 10159663)

Vorige maand was er een vent die me vroeg ok ik geen adapter had om een kapotte van een step te vervangen. Ie zei dat ie al gezien had dat dat lukte met adapters van een laptop. Heb gezegd dat ik daar niet aan mee ging doen en waarom. Later nog teruggezien en ie zei dat ze die step weggedaan hadden, en een andere gevonden. Ik heb maar geen details gevraagd. :P

Citaat:

Oorspronkelijk geplaatst door maddox (Bericht 10159663)

Labo testen. Voor dezelfde moeite hebben ze ook 800W/kg gehaald, maar fakkelde de hele boel af.

Ik ben met 700 Wh/kg enorm tevreden, zelfs met 600 Wh/kg, jij niet?

Citaat:

*BMS, battery managment system. Een methode om elke cel, of elke groep cellen gelijkmatig te laden. De betere zorgen er ook voor dat de belasting bij het ontladen beter verdeeld word, en actieve temperatuursregeling verzorgen.

En vooral het koelingsdesign bij cell-in-pack.

Of als je de warmte pakweg tweemaal zo snel kunt afvoeren kun je quasi bijna continu snelladen aan zeer hoog vermogen, ttz geen plots sterk afvallende laadkurve, maar eentje die tot 80% kan aanhouden.

Zegt CATL over zijn Qilin cell-to-pack battery technologie.

Citaat:

Dat is een rijbereik van 1000 kilometer voor de elektrische voertuigen van CATL's toekomstige klanten die zich zullen aanmelden voor de Kirin-batterij, maar het pakket heeft ook een superieure vloeistofkoeltechnologie met een groot oppervlak die "het warmteoverdrachtsgebied vier keer vergroot, thermische controletijd halveert en ondersteunt een hete start in 5 minuten en snel opladen in 10 minuten."

Met promo-filmpje: https://www.youtube.com/watch?v=VeMjf6H0Pw4&t=251s

Citaat:

https://www.notebookcheck.net/New-CA....632787.0.html

CATL makes its 620-mile EV battery official with 10 minutes charge to 430 miles range

The largest EV battery maker CATL just unveiled its long-teased Kirin battery that uses an innovative cell-to-pack technology to achieve the world's highest volume utilization. The packs are superior to Tesla's 4680 battery by offering higher energy density and better cooling in the same footprint.

Daniel Zlatev, Published 06/24/2022

The long-awaited 620-mile (1000km) battery from the world's biggest EV battery manufacturer is finally official and CATL has other pleasant surprises in store than simply beating Tesla's 4680 technology in terms of energy density. Granted, CATL's so-called Kirin battery does offer 13% higher capacity than Tesla's 4680 cells with the same size and chemistry, but it is also superior in other ways.

CATL says that its direct cell-to-pack technology that eschews the module design has achieved the world's highest volume utilization for an electric vehicle battery. The whopping 72% of the total pack size are individual battery cells that can hit an energy density of up to 255 Wh/kg, giving the battery "a range of over 1,000 km in a breeze."

That's an easy 620-mile range for the electric vehicles of CATL's future clients that will sign up for the Kirin battery, but the pack also has a superior large-surface liquid cooling technology which "increases the heat transfer area by four times, cuts thermal control time in half, and supports a hot start in 5 minutes and fast charging in 10 minutes."

CATL says that its record-beating Kirin battery will enter mass production for the first clients like Li Auto in 2023, but we'll probably have the chance to see it in action on various prototype models sooner. Li Auto has been teasing an EV that can be topped up with 400km range in 10 minutes for a while now and after CATL's announcement it became clear what battery technology it will use to be able to hit those numbers.

ff wat gegoogeld en die batterijtechniek zou in de Zeekr 001 komen, een luxemerk van Geely.

BMW wilt die batterijtechniek ook.

Citaat:

https://www.notebookcheck.net/CATL-t....703778.0.html

CATL to start mass production of Tesla Model 3 LFP and Model Y 4680 energy density-beating batteries

The M3P technology replaces the iron in the base Model 3's LFP battery with a combination of manganese and other metals to offer higher energy density at a comparable price. CATL has also started production of its 4680-style cells that offer better longevity and higher density than what's in the Model Y.

Daniel Zlatev, Published 03/27/2023
(...)

Its cylindrical 4680-style battery, on the other hand, has higher energy density than the cells that Tesla is installing in the Texas-made Model Y version. Last year, CATL said that its Qilin cell-to-pack battery technology allows for volume utilization north of 72%, which is where the increase in energy density to 255 Wh/kg mostly comes from.

Still, CATL claims that its cylindrical batteries have thrice the longevity of current ones and it is also experimenting with even larger, 4695 cells that may allow for higher volume utilization and energy density. The first electric crossover where the structural Qilin pack with 4680-style cells will be installed- Zeekr 001 - will be released next quarter with an extended range version of 620 miles on a charge.

BMW has also signed a contract for these performance cylindrical batteries, while CATL has yet to disclose who will be getting the affordable M3P cells. Since Tesla is a big customer of CATL's LFP ones, last rumor had it that the Model Y will get the M3P batteries, too, as will the Model 3.

In the US, however, Tesla just warned that the base Model 3 and Model Y may lose their US$7,500 tax credit eligibility, likely because they use Chinese batteries, so it remains to be seen if and when CATL's M3P technology will find its way into Tesla vehicles on this side of the pond.

Het gewicht van die grote Zeekr 001 (1,56 m hoge break van 5 m lengte) met 140 kWh batterij zou wel nog altijd 2345 kg bedragen. Redelijk veel voor een gewone achterwielaandrijver.
Maar aan de gewichtscijfers te zien tov de 100 kWh-versie (packdesign 176.6Wh/kg ) wordt het meergewicht toch significant beperkt met 255 Wh/kg.

Voor 40 kWh meer aan capaciteit komt er maar 120 kg bij door dat structureel Qilin pack, als ik die naakte cijfers hier zie: https://de.wikipedia.org/wiki/Zeekr_001

Het 140 kWh-pack zal wel voorlopig beperkte serie zijn, neem ik aan (vooral om te kunnen zeggen we halen >1000 km officieel)

De Zeekr 001 zou mogelijk deze zomer nog naar NL komen: (maar dan voorlopig niet met 140 kWh, imo)
https://www.autoweek.nl/autonieuws/a...aar-nederland/

Citaat:

https://www.autogids.be/autonieuws/u...rijbereik.html

De Zeekr 001 is een elektrische shooting brake die in de loop van 2023 te koop aangeboden zal worden in Europa. Een nieuw accupakket met een capaciteit van 140 kWh moet voor extra commerciële slagkracht zorgen, want de Chinese constructeur belooft een rijbereik van liefst 1.000 kilometer.
Daar komt nu een derde accupakket bij, goed voor liefst 140 kWh. Dat zou de Zeekr 001 een rijbereik van liefst 1.000 kilometer bezorgen! Het laadvermogen bedraagt een even indrukwekkende 360 kW, zodat de elektrische shooting brake aan 5 minuten snelladen genoeg heeft om 120 kilometer "bij te tanken". De voorlopig krachtigste variant van de Zeekr 001 vertrouwt op twee elektromotoren met een systeemvermogen van 544 pk, wat volstaat om in 3,8 seconden van 0 naar 100 km/u te sprinten.

Inmiddels heeft de Chinese constructeur een elektrische monovolume met zeven zitplaatsen voorgesteld: de Zeekr 009. Die gebruikt hetzelfde aandrijfgeheel als de 001 en komt dus ook met een batterijpakket van 140 kWh.

"de boekskes" zijn er altijd rap bij hé.

Citaat:

Oorspronkelijk geplaatst door maddox (Bericht 10159663)

Die cellen konden zelfs vanaf 1,25 tot 4,8 Volt aan zonder rookje...

Maar na 3 laadcyclussen zakte de capaciteit reeds onder 80%.

Via CZ site, met figuurtjes hoe ze gewicht bespaarden om van 300 Wh/kg naar 700 Wh/kg te geraken

Citaat:

https://czechia.postsen.com/technolo...vice-life.html

When the batteries were operated in the voltage range of 2 to 4.8 V, they achieved energy densities of 601.78 Wh/kg and 1175.56 Wh/l. These were cells with a capacity of 9.72 Ah. After the working voltage was extended to the range of 1.25 to 4.8 V, the density reached 701.06 Wh/kg and 1621.84 Wh/l. An external laboratory tested them and even reached values of 711.3 Wh/kg and 1653.65 Wh/l. This all sounds nice, but there are a few catches.

Here we have a large difference between the maximum and minimum voltage, thus also a large change in the delivered power when fully charged and almost fully discharged. Another is longevity. The second cycle brought a slight decline, but that is not unusual. What is important, however, is what happens in the following cycles. And already in the third, only 78.2% of its original capacity remained in the accumulator (a drop below 80% is usually considered to have reached the end of its useful life). So it is unusable for practical deployment. But let’s take a look at what it could mean if such a battery were used in an electric car and had a reasonable lifespan.

Ik moet nog wat extra nuanceren bij die theoretische laadcijfers van die Qilin batterij van CATL.

Door hun 50% beter koelingsdesign kunnen ze "echt" in 10 minuten van 10% naar 80% snelladen, toch als er zulke 600 kW snellaadpunten bestaan.

[140 kWh*70% = 98 kWh in 10 min is 98*6 = 588 kW]

https://insideevs.de/news/607086/zee...batterie-catl/

Dat is pakweg 700 km bijladen in 10 minuten bij het 140 kWh pack in theorie, en in de praktijk ook als dat batterijpack 1000 Volt geschakeld is, zie specs snellader 600 kW.

En het 100 kWh pack zou ook dat Qilin-koeldesign krijgen
(voor 70 kWh erbij in 10 minuten is 420 kW vermogen nodig)

En die eerste 600 kW ultrasnelladers zouden er ondertussen al zijn in China, van Huawei.

Citaat:

https://carnewschina.com/2023/03/22/...in-10-minutes/

Huawei’s 600 kW supercharger leaks as a competitor to Tesla V4 – 100 kWh in 10 minutes

March 22, 2023

On March 22, a prototype of Huawei’s 600 kW supercharger was exposed. According to the charging station nameplate, it supports the Chinese 2015 DC fast-charging standard, has an output voltage of 200-1000V, a maximum output current of 600 A, and a maximum power of 600 kW.

Huawei is not new to the EV chargers business, as they offer various DC fast chargers. However, with a charging power of 600 kW, this super-fast charger would currently be the highest-powered charging pile available, surpassing the 500kW fast charger released by Nio last December and topping Tesla’s V4.

Compared to other manufacturers, the fourth-generation Tesla V4 Supercharger has the same maximum power output of 600 kW, while Xpeng Motors’ S4 supercharger has a maximum power output of 480 kW.

Huawei 600 kW supercharger can theoretically provide 100 kWh in 10 minutes. The car caught next to the charging station is Huawei Aito M5 EV.

The other information we can find on the nameplate, published by D1EV, is that the manufacturer is Huawei Digital Energy Technology Co., Ltd., the size is 295/340/1700mm, and the model number is DT600L1-CNA1. The charging cable is 3.5 m long.

Veel beloven en weinig geven, doet de zotten in vreugde leven.

Dat is de kern van reclame.

Citaat:

Oorspronkelijk geplaatst door De schoofzak (Bericht 10160320)

Veel beloven en weinig geven, doet de zotten in vreugde leven.

Dat is de kern van reclame.

Raar, ik zie maar heel weinig "reclame", tenzij je enkel die 700 Wh/kg bedoelt, dat zijn nu eenmaal prille laboproeven om indruk te maken.

Dat is nu eenmaal de langzame evolutie van li-ion packs. Ik plakte er 2030 op.

Niet te stoppen, zie de 500 Wh/kg van draadstarter.

Moest het enkel reclame zijn dan maakt CATL - de grootste accucelproducent van de wereld - zich voor de hele wereld onsterfelijk belachelijk.

En die andere 255 Wh/kg van CATL - niveau structureel batterijpack gemeten (dus compleet met koeling en al) - is ook al een enorme vooruitgang.

Maar jij hebt wslk geen flauw idee wat vandaag een batterijpack van 80 kWh vandaag weegt, het zal jou wslk niet interesseren. Reclame hé. :roll:

80.000 Wh/255 Wh/kg = 313 kg.

Citaat:

Oorspronkelijk geplaatst door Micele (Bericht 10160332)

...
Maar jij hebt wslk geen flauw idee wat vandaag een batterijpack van 80 kWh vandaag weegt, het zal jou wslk niet interesseren. Reclame hé. :roll:
...

Die dingen, net als zoveel andere, interesseren me zeker wel. De ene dag al wat meer dan de andere natuurlijk. Bijvoorbeeld als er iemand uit mijn kennissenkring wat teveel gezaagd heeft over een bepaald iets, omdat hij daar zo'n blinde fan van is, dan laat ik dat onderwerp enige tijd terzijde.

Citaat:

Oorspronkelijk geplaatst door De schoofzak (Bericht 10161407)

Die dingen, net als zoveel andere, interesseren me zeker wel. De ene dag al wat meer dan de andere natuurlijk. Bijvoorbeeld als er iemand uit mijn kennissenkring wat teveel gezaagd heeft over een bepaald iets, omdat hij daar zo'n blinde fan van is, dan laat ik dat onderwerp enige tijd terzijde.

Uw vrije keuze.

Mag ik dan kort vragen wat vandaag een gemiddeld 80 kWh batterijpack weegt? (best bij Tesla googlen, www staat er vol van)

Citaat:

Oorspronkelijk geplaatst door Micele (Bericht 10161461)

Uw vrije keuze.

Mag ik dan kort vragen wat vandaag een gemiddeld 80 kWh batterijpack weegt? (best bij Tesla googlen, www staat er vol van)

Nope. Deze week alleen lange vragen.

Citaat:

De ene dag al wat meer dan de andere natuurlijk. Bijvoorbeeld als er iemand uit mijn kennissenkring wat teveel gezaagd heeft over een bepaald iets, omdat hij daar zo'n blinde fan van is, dan laat ik dat onderwerp enige tijd terzijde.

Citaat:

Oorspronkelijk geplaatst door Micele (Bericht 10160059)

Die cellen konden zelfs vanaf 1,25 tot 4,8 Volt aan zonder rookje...

Maar na 3 laadcyclussen zakte de capaciteit reeds onder 80%.

Wat begrijpt u niet aan het verschil tussen "laboratoriumomstandigheden", en "Robot Wars"?

Citaat:

Via CZ site, met figuurtjes hoe ze gewicht bespaarden om van 300 Wh/kg naar 700 Wh/kg te geraken

Plastic zakje "Pauch cellen" gebruiken ipv cilindervormige stalen pottekes om alle electroliet, anode en kathode in te steken.
Labo kwaliteit materialen om het experiment zo herhaalbaar mogelijk te maken.
Ik wou dat ik aan dat soort van cellen kon geraken, dan kan ik de accupacks van onze machines 20 tot 30% lichter maken, wat een ferm voordeel oplevert. En wij liggen niet wakker van een afgefakkelde accu. Na het branden maken we de boel proper, vervangen we het kapotte spul, en als het even kan, verbeteren we het idee.

1200 Wh/kg voor de eerste duurzame Lithium-lucht batterijen

1200 Wh/kg en duurzame 1000 cycli claimt Argonne National Laboratory, en dat is zowat de overheidsreferte in de USA. (Energy Department USA, U Chicago,... ).

Dat zou zelfs de definitieve doorbraak betekenen voor het electrisch vliegen met "relatief kleine vliegtuigen", pakweg 10 tot 25 passagiers, of navenant cargo vluchten, over afstanden tot 1200 km.

De Eviation Alice wacht hier al vele jaren op om hun te zwaar batterijpack met huidige nog 260 Wh/kg li-ion cellen te vervangen, die wordt dan quasi 4 tot 5 maal lichter, ipv 3,4 ton pakweg 0,8 ton. Elke 10 kg telt bij het vliegen.

De ontwikkeling van Li-Air cellen is al een heel tijdje bezig (+10 jaar), maar duurzaamheid (aantal cycli) was totaal onvoldoende. De wetenschappers claimen nu een design te hebben dat 1000 cycli haalt (labotesten) en alvast 1200 Wh/kg gaat halen in nabije toekomst. En naar boven zal er nog meer rek op zitten, imo.

Citaat:

https://www.energymonitor.ai/sectors...cle-batteries/

March 20, 2023

US scientists make breakthrough for long-range EV batteries

A new lithium-air battery could one day replace the lithium-ion battery, and power cars, domestic airplanes and long-haul trucks.

The lithium-air battery uses a solid electrolyte instead of the typical liquid variety, potentially boosting the battery’s energy density by as much as four times above Li-ion batteries, which translates into a longer driving range. The new design is also not subject to the usual safety issues with the liquid electrolytes used in Li-ion and other batteries, which can overheat and catch fire.

“For over a decade, scientists at Argonne and elsewhere have been working overtime to develop a lithium battery that makes use of the oxygen in air,” said Larry Curtiss, an Argonne Distinguished Fellow, in a press statement. “The lithium-air battery has the highest projected energy density of any battery technology being considered for the next generation of batteries beyond lithium-ion.”

Beter de directe link:
https://www.anl.gov/article/new-desi...the-lithiumion

New design for lithium-air battery could offer much longer driving range compared with the lithium-ion battery

New batteries could one day power cars, airplanes, trucks

BY JOSEPH E. HARMON|FEBRUARY 22, 2023

New safer battery, tested for a thousand cycles in a test cell, can store far more energy than today’s common lithium-ion batteries.

Images of a car, truck, and airplane next to a cube shape divided into layers illustrating different components in a lithium-air battery cell. (Image by Argonne National Laboratory.)

Schematic shows lithium-air battery cell consisting of lithium metal anode, air-based cathode, and solid ceramic polymer electrolyte (CPE). On discharge and charge, lithium ions (Li+) go from anode to cathode, then back. (Image by Argonne National Laboratory.)

Many owners of electric cars have wished for a battery pack that could power their vehicle for more than a thousand miles on a single charge. Researchers at the Illinois Institute of Technology (IIT) and U.S. Department of Energy’s (DOE) Argonne National Laboratory have developed a lithium-air battery that could make that dream a reality. The team’s new battery design could also one day power domestic airplanes and long-haul trucks.

The main new component in this lithium-air battery is a solid electrolyte instead of the usual liquid variety. Batteries with solid electrolytes are not subject to the safety issue with the liquid electrolytes used in lithium-ion and other battery types, which can overheat and catch fire.

Citaat:

“The lithium-air battery has the highest projected energy density of any battery technology being considered for the next generation of batteries beyond lithium ion.” — Larry Curtiss, Argonne Distinguished Fellow

More importantly, the team’s battery chemistry with the solid electrolyte can potentially boost the energy density by as much as four times above lithium-ion batteries, which translates into longer driving range.

“For over a decade, scientists at Argonne and elsewhere have been working overtime to develop a lithium battery that makes use of the oxygen in air,” said Larry Curtiss, an Argonne Distinguished Fellow. “The lithium-air battery has the highest projected energy density of any battery technology being considered for the next generation of batteries beyond lithium-ion.”

In past lithium-air designs, the lithium in a lithium metal anode moves through a liquid electrolyte to combine with oxygen during the discharge, yielding lithium peroxide (Li2O2) or superoxide (LiO2) at the cathode. The lithium peroxide or superoxide is then broken back down into its lithium and oxygen components during the charge. This chemical sequence stores and releases energy on demand.

The team’s new solid electrolyte is composed of a ceramic polymer material made from relatively inexpensive elements in nanoparticle form. This new solid enables chemical reactions that produce lithium oxide (Li2O) on discharge.

“The chemical reaction for lithium superoxide or peroxide only involves one or two electrons stored per oxygen molecule, whereas that for lithium oxide involves four electrons,” said Argonne chemist Rachid Amine. More electrons stored means higher energy density.

The team’s lithium-air design is the first lithium-air battery that has achieved a four-electron reaction at room temperature. It also operates with oxygen supplied by air from the surrounding environment. The capability to run with air avoids the need for oxygen tanks to operate, a problem with earlier designs.

The team employed many different techniques to establish that a four-electron reaction was actually taking place. One key technique was transmission electron microscopy (TEM) of the discharge products on the cathode surface, which was carried out at Argonne’s Center for Nanoscale Materials, a DOE Office of Science user facility. The TEM images provided valuable insight into the four-electron discharge mechanism.

Past lithium-air test cells suffered from very short cycle lives. The team established that this shortcoming is not the case for their new battery design by building and operating a test cell for 1000 cycles, demonstrating its stability over repeated charge and discharge.

“With further development, we expect our new design for the lithium-air battery to also reach a record energy density of 1200 watt-hours per kilogram,” said Curtiss. “That is nearly four times better than lithium-ion batteries.”

This research was published in a recent issue of Science. Argonne authors include Larry Curtiss, Rachid Amine, Lei Yu, Jianguo Wen, Tongchao Liu, Hsien-Hau Wang, Paul C. Redfern, Christopher Johnson and Khalil Amine. Authors from IIT include Mohammad Asadi, Mohammadreza Esmaeilirad and Ahmad Mosen Harzandi. And Authors from the University of Illinois Chicago include Reza Shahbazian-Yassar, Mahmoud Tamadoni Saray, Nannan Shan and Anh Ngo.

The research was funded by the DOE Vehicle Technologies Office and the Office of Basic Energy Sciences through the Joint Center for Energy Storage Research.

Citaat:

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abq1347

SCIENCE 2 Feb 2023 Vol 379, Issue 6631 pp. 499-505
DOI: 10.1126/science.abq1347

A room temperature rechargeable Li2O-based lithium-air battery enabled by a solid electrolyte

An enabling composite electrolyte

Lithium-air batteries have scope to compete with gasoline in terms of energy density. However, in most systems, the reaction pathways either involve one- or two-electron transfer, leading to lithium peroxide (Li2O2) or lithium superoxide (LiO2), respectively. Kondori et al. investigated a lithium-air battery that uses a ceramic-polyethylene oxide–based composite solid electrolyte and found that it can undergo a four-electron redox reaction through lithium oxide (Li2O) formation and decomposition (see the Perspective by Dong and Lu). The composite electrolyte embedded with Li10GeP2S12 nanoparticles shows high ionic conductivity and stability and high cycle stability through a four-electron transfer process. —MSL

Abstract

A lithium-air battery based on lithium oxide (Li2O) formation can theoretically deliver an energy density that is comparable to that of gasoline. Lithium oxide formation involves a four-electron reaction that is more difficult to achieve than the one- and two-electron reaction processes that result in lithium superoxide (LiO2) and lithium peroxide (Li2O2), respectively. By using a composite polymer electrolyte based on Li10GeP2S12 nanoparticles embedded in a modified polyethylene oxide polymer matrix, we found that Li2O is the main product in a room temperature solid-state lithium-air battery. The battery is rechargeable for 1000 cycles with a low polarization gap and can operate at high rates. The four-electron reaction is enabled by a mixed ion–electron-conducting discharge product and its interface with air.

~ggl-vertaling

Citaat:

Nieuw ontwerp voor lithium-luchtbatterij zou een veel groter rijbereik kunnen bieden in vergelijking met de lithium-ionbatterij

Nieuwe batterijen zouden op een dag auto's, vliegtuigen en vrachtwagens kunnen aandrijven

Nieuwe, veiligere batterij, getest op duizend cycli in een testcel, kan veel meer energie opslaan dan de huidige gangbare lithium-ionbatterijen.

Schematisch toont een lithium-luchtbatterijcel bestaande uit een lithiummetaalanode, een op lucht gebaseerde kathode en een vaste keramische polymeerelektrolyt (CPE). Bij het ontladen en opladen gaan lithiumionen (Li+) van anode naar kathode en dan weer terug. (Afbeelding door Argonne National Laboratory.)

Veel bezitters van elektrische auto's hebben een batterijpakket gewild waarmee hun voertuig meer dan duizend mijl kan rijden op een enkele lading. Onderzoekers van het Illinois Institute of Technology (IIT) en het Argonne National Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy (DOE) hebben een lithium-luchtbatterij ontwikkeld die die droom werkelijkheid zou kunnen maken. Het nieuwe batterijontwerp van het team zou op een dag ook binnenlandse vliegtuigen en langeafstandsvrachtwagens kunnen aandrijven.

Het belangrijkste nieuwe onderdeel in deze lithium-luchtbatterij is een vaste elektrolyt in plaats van de gebruikelijke vloeibare variant. Batterijen met vaste elektrolyten vallen niet onder het veiligheidsprobleem met de vloeibare elektrolyten die worden gebruikt in lithium-ionbatterijen en andere batterijtypes, die oververhit kunnen raken en vlam kunnen vatten.

Citaat:

"De lithium-luchtbatterij heeft de hoogste verwachte energiedichtheid van alle batterijtechnologieën die worden overwogen voor de volgende generatie batterijen naast lithium-ion." — Larry Curtiss, Argonne Distinguished Fellow

Wat nog belangrijker is, is dat de batterijchemie van het team met de vaste elektrolyt de energiedichtheid mogelijk tot wel vier keer kan verhogen ten opzichte van lithium-ionbatterijen, wat zich vertaalt in een groter rijbereik.

"Al meer dan een decennium hebben wetenschappers in Argonne en elders overuren gemaakt om een lithiumbatterij te ontwikkelen die gebruik maakt van de zuurstof in de lucht", zegt Larry Curtiss, een Argonne Distinguished Fellow. "De lithium-luchtbatterij heeft de hoogste verwachte energiedichtheid van alle batterijtechnologieën die worden overwogen voor de volgende generatie batterijen na lithium-ion."

In eerdere lithium-luchtontwerpen beweegt het lithium in een lithium-metaalanode door een vloeibare elektrolyt om tijdens de ontlading met zuurstof te combineren, wat lithiumperoxide (Li2O2) of superoxide (LiO2) aan de kathode oplevert. Het lithiumperoxide of superoxide wordt vervolgens tijdens het opladen weer afgebroken tot zijn lithium- en zuurstofcomponenten. Deze chemische volgorde slaat energie op en geeft deze weer vrij wanneer dat nodig is.

De nieuwe vaste elektrolyt van het team is samengesteld uit een keramisch polymeermateriaal gemaakt van relatief goedkope elementen in de vorm van nanodeeltjes. Deze nieuwe vaste stof maakt chemische reacties mogelijk die bij ontlading lithiumoxide (Li2O) produceren.

"De chemische reactie voor lithiumsuperoxide of -peroxide omvat slechts één of twee elektronen die per zuurstofmolecuul zijn opgeslagen, terwijl die voor lithiumoxide vier elektronen omvat", zei Argonne-chemicus Rachid Amine. Meer opgeslagen elektronen betekent een hogere energiedichtheid.

Het lithium-luchtontwerp van het team is de eerste lithium-luchtbatterij die een reactie van vier elektronen bij kamertemperatuur heeft bereikt. Het werkt ook met zuurstof die wordt aangevoerd door lucht uit de omgeving. De mogelijkheid om met lucht te werken, vermijdt de noodzaak van zuurstoftanks om te werken, een probleem met eerdere ontwerpen.

Het team gebruikte veel verschillende technieken om vast te stellen dat er daadwerkelijk een reactie van vier elektronen plaatsvond. Een sleuteltechniek was transmissie-elektronenmicroscopie (TEM) van de ontladingsproducten op het kathodeoppervlak, die werd uitgevoerd in Argonne's Centre for Nanoscale Materials, een DOE Office of Science-gebruikersfaciliteit. De TEM-beelden gaven waardevol inzicht in het ontladingsmechanisme met vier elektronen.

Eerdere lithium-lucht-testcellen hadden last van een zeer korte levensduur. Het team stelde vast dat deze tekortkoming niet het geval is voor hun nieuwe batterijontwerp door een testcel te bouwen en te gebruiken voor 1000 cycli, waarmee de stabiliteit ervan bij herhaald opladen en ontladen wordt aangetoond.

"Met verdere ontwikkeling verwachten we dat ons nieuwe ontwerp voor de lithium-luchtbatterij ook een recordenergiedichtheid van 1200 wattuur per kilogram zal bereiken", aldus Curtiss. “Dat is bijna vier keer beter dan lithium-ionbatterijen.”

Dit onderzoek is gepubliceerd in een recent nummer van Science. Auteurs van Argonne zijn onder meer Larry Curtiss, Rachid Amine, Lei Yu, Jianguo Wen, Tongchao Liu, Hsien-Hau Wang, Paul C. Redfern, Christopher Johnson en Khalil Amine. Auteurs van IIT zijn onder meer Mohammad Asadi, Mohammadreza Esmaeilirad en Ahmad Mosen Harzandi. En auteurs van de University of Illinois Chicago zijn onder andere Reza Shahbazian-Yassar, Mahmoud Tamadoni Saray, Nannan Shan en Anh Ngo.

Het onderzoek werd gefinancierd door het DOE Vehicle Technologies Office en het Office of Basic Energy Sciences via het Joint Centre for Energy Storage Research.

En natuurlijk zwaar electrisch wegvervoer over lange afstanden. Ook e-autos (BEV) zouden dan lichter kunnen wegen dan vergelijkbare benzinewagens.

(past ook in thema wetenschap).

1000 cycli stelt eigenlijk niks voor in de commerciële luchtvaart.

Een commerciële jet haalt tegenwoordig een levensduur van 50000 cycli (=opstijgen/cruise/landen) - sommige regionale jets/turboprops tot 100000 cycli. Dat wordt dus heel vaak de batterijen vervangen (als die te vervangen zijn, want 'structural battery pack'-onzin).