La journée "battery day" de Tesla (22 septembre 2020)

[Kratus]

C'est moi, ou la chanson qui illustre cette vidéo parle de "I want you to walk a million miles"? 

 

Ce serait une allusion à la durée de vie de 1 million de miles évoquée par Elon Musk mais pas du tout mentionnée lors du "battery day". 

 

Si un bon anglophone pouvait confirmer... 

Modifié décembre 24, 2020 par Kratus

[steef]

« Just to kiss you baby I'd walk a million miles »

 

https://www.musicbed.com/songs/honey-bee/23227

 

 

Et il ajoute « You gave me a charge and it felt so fine »

[Solardream]

Outch, la vidéo me rappelle a quel point on est proche du jugement dernier avec les machines qui fabriquent les machines 😱

[zeta]

Pour occuper vos conversations de Noël, en plus de la vidéo de la chaine de fabrication des batteries citée par @Kratus au dessous, quelques nouvelles :

 

LG serait en train d’accélérer la mise en route d'une nouvelle série de cellules, a destination de GM dans le futur (les batteries "ultium"), en chimie NCMA (donc un mix NCM et NCA),  avec 90% de Nickel, là où les NCM actuelles sont au maxi à 80% (NCM811). Et ces batteries iraient dans certains modèles Tesla rapidement. Source : http://www.businesskorea.co.kr/news/articleView.html?idxno=57074

 

Un peu hors sujet, mais des fuites laissent entendre que Apple travaillerai sur des batteries de chimie LiTiO (Oxide de Titane) avec Toshiba sous le nom "SCIB". Cette chimie est déjà ancienne, et peu utilisée du fait de sa faible densité énergétique et de son coût, mais est très robuste avec autour de 20000 cycles de durée de vie, peu d'impact de la température,et vitesse de charge élevée. A surveiller, si ils ont trouvé un moyen de rendre viable pour un VE cette chimie. L'info à été trouvée par Gali de Hyperchange (à 6 min) https://www.youtube.com/watch?v=DS28us0cv0A et Jordan Giesege a donné son avis dessus  https://www.youtube.com/watch?v=S1iZA8CzjxU

 

 

Enfin, Jordan Giesege de nouveau a publié une nouvelle vidéo au sujet du chargement en silicium des anodes présenté par Tesla au battery day, et comment la solution choisie par Tesla se compare aux autres solutions. En résumé, Tesla a sauté plusieurs étapes et semble avoir une solution qui rend déjà presque obsolète les autres solutions pour lesquelles les autres fabricants commencent tout juste à installer les usines et qui ne sont pas encore vraiment arrivées sur le marché: https://www.youtube.com/watch?v=AL6xp4fLdFw

 

Modifié décembre 24, 2020 par zeta

[zeta]

Comme il ne passe jamais longtemps sans infos liées au battery day, voilà les dernières trouvailles:

 

Commentaire de Panasonic qui est en train de produire des cellules 4680 pour Tesla :

https://www.teslarati.com/tesla-4680-cell-production-insights-panasonic-president/

 

Et Jordan Giesege continue de creuser les annonces du battery day en démontant quelques idées reçues : https://www.youtube.com/watch?v=jOiKzWOZzhE

[Invité]

Les contenus de Jordan sont du bonheur en barre pour dépasser les infos superficielles et sans intérêt des médias pour rentrer dans le vrai ! Toutes ses vidéos sont de haut niveau

[zeta]

Comme Tesla n'est pas capable de rester tranquille plus de quelques jours, voilà encore des news:

 

Jeff Dahn, l'un des pionners des batteries Lithium, et le responsable du labo de recherche de Dalhousie qui est partenaire de Tesla, vient d'une part de renouveller le partenariat avec Tesla, et d'autre part va entrer au conseil de Novonix en Juillet 2021 : https://thedriven.io/2021/01/19/battery-scientist-jeff-dahn-extends-tesla-contract-forges-new-role-with-novonix/

 

L'histoire ne dis pas si il va chez Novonix pour son compte personnel (en tant que spécialiste) ou pour créer une passerelle avec Tesla dans le future. Novonix a développé un procédé intéressant pour la préparation des matériaux pour les batteries. Une vidéo par Jordan Giesege (The Limiting Factor) y est consacré pour ceux qui sont intéressés.

 

De son côté, Electrek a récupéré en exclusivité la première image du pack structurel à base de 4680 (ici sans les cellules) annoncé lors du battery day:

https://electrek.co/2021/01/19/tesla-structural-battery-pack-first-picture/

Certains ont fait le compte et sont tombés comme prévu sur les 960 cellules estimé par Sandy Munroe. Je vous laisse vérifier .

 

Pour finir, il y a pas mal de discussions au sujet des vidéos tournées sur la ligne Pilote de Kato Road aux USA (la ligne "Roadrunner") pour le recrutement à la GigaFactory Berlin.

Il commence a y avoir pas mal de commentateurs qui se demandent si Elon n'a pas sous-joué le niveau réel d'avancement de cette ligne Pilote.

En voilà un exemple, où "Truth_Tesla" épluche la vidéo pour voir toutes les subtilités technologiques (salle blanche sans opérateurs, disposition des convoyeurs de cellules, ...) : https://twitter.com/truth_tesla/status/1344292842450116609

 

[Kratus]

Il y a 9 heures, zeta a dit :

la première image du pack structurel à base de 4680 (ici sans les cellules)

Ceci amène à penser que la sollicitation mécanique des cellules est très faible et que la structure en nids d'abeille serait suffisante à assurer la rigidité structurelle. 

 

Sinon, je ne vois pas l'intérêt de fabriquer ce qui est montré sur cette image. 

 

C'est un peu contradictoire avec cette citation d'Elon Musk : 

"Battery pack will be a bonded structure with cells providing shear transfer between steel upper & lower face sheets, eliminating most of the center body parts while providing better torsional rigidity & improved polar moment or inertia. This is a major breakthrough."

Modifié janvier 20, 2021 par Kratus

[Samsaggace]

il y a une heure, Kratus a dit :

Sinon, je ne vois pas l'intérêt de fabriquer ce qui est montré sur cette image. 

L'image montre peut-être le "remplissage" potentiel de la structure qui ne serait que le cadre extérieur et pas l'habillage intérieur ?

[zeta]

Il y a 15 heures, Kratus a dit :

Ceci amène à penser que la sollicitation mécanique des cellules est très faible et que la structure en nids d'abeille serait suffisante à assurer la rigidité structurelle. 

 

Sinon, je ne vois pas l'intérêt de fabriquer ce qui est montré sur cette image. 

 

C'est un peu contradictoire avec cette citation d'Elon Musk : 

"Battery pack will be a bonded structure with cells providing shear transfer between steel upper & lower face sheets, eliminating most of the center body parts while providing better torsional rigidity & improved polar moment or inertia. This is a major breakthrough."

On est d'accord. J'ai encore un peu de mal à interpréter cette image, et j'avais exactement ce tweet en tête en la regardant, en particulier le passage "shear transfer" qui indique que la contrainte de cisaillement entre les plaques acier inférieure et supérieure passerait par les cellules, et donc pas pas une structure externe aux cellules.

J'ai aussi en tête la vidéo de Sandy Munro expliquant que les cellules pourraient être simplement collées/époxy entre elles sans nécessiter une structure intermédiaire.
Electrek a généralement les bonnes infos (ils avaient la cellule 4680 avant tout le monde), donc j'ai peu de raison de douter de cette photo, mais j'ai hâte de voir comment le reste va s'articuler autour et l'avis des spécialistes sur cette solution.

 

La couleur/texture semble exactement la même que celle du matériau entre les cellules de batteries actuelles de model 3/Y. Est-ce juste un matériau ignifuge pour la sécurité incendie ? (Photo issue de cette vidéo de Munro Live: https://www.youtube.com/watch?v=NoD4jzdReNo)

 

 

Et pour changer de sujet, vu que vous connaissez maintenant tous sur le bout des doigts comment fonctionnent le brevet tabless, le nouveau format 4680, la fabrication des cellules, les anodes en graphite et silicium, vous êtes maintenant prêt à regarder les cathodes ! Encore un truc qui paraissait simple de loin...

Jordan Giesege remet ça avec une série de quelques vidéos sur le sujet, bien illustrée et expliquée, mais assez chargée en infos.

https://www.youtube.com/watch?v=LgU3uIgJvAU

 

Les éléments à retenir de cette vidéo sont que Tesla a encore une fois cherché a optimiser les coûts en priorité, et a donc pris à contre-pied la tendance actuelle voulant aller sur des cathodes mono-cristallines (plus performantes, sans problèmes de fissures réduisant la durée de vie, mais plus chers à fabriquer), en trouvant des solvants et enrobages permettant de mitiger les défauts de fissure des cathodes poly-cristallines actuelles pour augmenter leur durée de vie malgré un niveau de nickel plus élevé (et sans cobalt) permettant ainsi au passage d'améliorer légèrement leur capacité. Le tout avec des amélioration du process de fabrication pour limiter ces coûts en plus des coûts des matériaux.

A côté de la présentation des choix spécifiques de Tesla, les illustrations sont aussi parfaites pour mieux comprendre de façon générale le fonctionnement des cathodes, vu que des comparaisons entre les différentes solutions possibles sont faites.

[zeta]

Le sujet des cellules 4680 et du brevet "tabless" commence à intéresser les chercheurs, et un nouvel article vient de sortir sur le sujet:

https://iopscience.iop.org/article/10.1149/1945-7111/abd44f/pdf

 

Dans cette analyse, les chercheurs de University College de Londres ont modélisé mathématiquement l'effet d'une cellule "tabless" par rapport aux cellules conventionnelle de même dimension.

 

Pour ceux qui n'ont pas peur, voici quelques éléments issues de l'article que je vais essayer de décrire.

 

Les courbes suivantes issues du document montrent la densité de courant (en Ampère par m²) obtenu pour différents états de charge ("SOC" en anglais, 0.9 étant simplement un niveau de charge de 90%), pendant une décharge à 1C (ici 17,5A pour une cellule qui doit donc avoir une capacité d'environ 17,5Ah).

(Source de la composition: https://twitter.com/LimitingThe/status/1356385212637224960)

Attention, ce n'est pas la température !

 

Le point important à remarquer est l'échelle : de 5 à 85 A/m² sur la cellule conventionnelle (gauche), de 44,2 à 46,4 A/m² sur la cellule tabless.

 

Ce qui se cache derrière cette image est l’effet résistif du collecteur de courant. Avec les 2 languettes ("tab") conventionnelles à chaque bout du l'enroulement (donc une au centre, l'autre en périphérie), les zones proches des languettes ont une résistance plus faibles entres elles et la languette, donc lorsque l'on tire sur la batterie, le courant vient en priorité de ces zones (on voit que le centre et la périmètre sont plus lumineux sur les premières images), puis au fur et à mesure que la cellule se décharge, le courant vient d'un peu plus loin, avec vers la fin presque plus rien venant du centre et de la périphérie.

 

L'image tabless, raconte une toute autre histoire, avec pratiquement aucune différence de densité de courant sur toute la surface de la cellule. Les seules différences de couleurs viennent du fait que l'échelle a été très resserrée, sinon cela apparaîtrait uni. Donc ici, vu que le contact est le même partout, le courant est extrait de l'ensemble de la cellule en parallèle, sans déséquilibre, car n'ayant pas besoin de parcourir une résistance différente à travers le collecteur de courant.

 

L'effet sur la température est aussi analysé, mais illustré différemment:

 

Quatres chimies sont modelisées, identifiées par des "cas de test", avec une lettre différente pour le cas convetionnel et tabless : la première chimie est repérée A en conventionnel et E en tabless, la seconde B et F, puis C et F et enfin D et H. Pour plus de clarté ils ont utilisés les mêmes couleurs des deux côtés pour les mêmes chimies.

 

La température est indiquée en Kelvin et pas en degrés Celsius (300 K = 27°C).

Si on regarde le pire cas (la chimie A/E)

une variation de +80°C est obtenue pendant le test pour la cellule conventionnelle (A), pour seulement +20°C avec la cellule tabless (E)

 

 

Enfin, ils montrent la répartition des pertes en chaleur dans le temps:

Là encore, les échelles sont différentes, avec seulement 5W maxi côté tabless pour jusqu'à 12W côté conventionnel.

On remarque que la couleur claire à quasiment disparu côté tabless, et correspond au pertes dans le collecteur de courant ("Ohmic heating cc"), ce qui est logique car le courant n'as plus besoin de parcourir tout l'enroulement et peut sortir directement en tout point.

 

L'article note que la décharge a été plus rapide sur la version conventionnelle pour atteindre la tension de fin de décharge (2.7V), donc moins d'énergie disponible en sortie, ce qui s'explique par ces pertes internes en chaleur.

 

 

En bref : des chercheurs indépendants montrent avec des modélisations/simulations que ce qui a été annoncé par Tesla est bel est bien une grande avancée au niveau des performances et échauffements des cellules, permettant le format 4680 !

 

Modifié février 4, 2021 par zeta

[Arnaudc06]

Merci pour le résumé Zeta, c’est assez touffu mais ton explication est claire, vivement les cellules 46 80 pour tous

[Catequil]

Comme d'habitude@zeta, notre Wikipedia batterie, au top !
Merci

[3.14R]

Merci @zeta

 

Comme à chaque fois tes explications sont claires et simples.

Je ne sais pas où tu trouves toutes ces infos ! Mais, pour nous, c'est une chance que tu les partages sur le forum.

 

On voit que le tabless permet l'utilisation de ce nouveau format plus volumineux sans risque de surchauffe.

Ce serait intéressant d'avoir la comparaison l'ancien format avec languettes.

 

Il y a 9 heures, zeta a dit :

La température est indiquée en degrés Kelvin et pas Celsius (300°K = 27°C)

Enfin juste une petite remarque toute fois le Kelvin est l'unité, ce n'est pas le degré Kelvin. Du coup il aurait fallu faut écrire :

Citation

La température est indiquée en Kelvin et pas en degrés Celsius (300K = 27°C)

Mais c'est un détail

Modifié février 4, 2021 par 3.14R

[zeta]

Il y a 11 heures, 3.14R a dit :

Je ne sais pas où tu trouves toutes ces infos ! Mais, pour nous, c'est une chance que tu les partages sur le forum.

Je passes bien trop de temps sur internet

Pour ceux que ça intéresse, les principales sources que je surveille sur le sujet des batteries (et d'autres) sont en anglais:

https://twitter.com/LimitingThe

https://twitter.com/jpr007

https://www.youtube.com/c/MunroLive

https://electrek.co

 

Il y a 11 heures, 3.14R a dit :

Enfin juste une petite remarque toute fois le Kelvin est l'unité, ce n'est pas le degré Kelvin. Du coup il aurait fallu faut écrire :

Mais c'est un détail

Merci pour l'info, c'est corrigé !

 

 

Autre info du jour, avec peu de rapport direct avec les batteries mais qui faisait partie des discussions du battery day, Tesla a diffusé une vidéo de la chaîne de montage de Shanghai avec la presse servant aux "méga-castings":

https://electrek.co/2021/02/04/tesla-video-giga-press-in-action-producing-giant-single-piece-rear-body/

 

On voit le bloc arrière de la model Y, coulé d'une seule pièce dans la presse vu au début de vidéo:

On voit les 2 passages des roues arrières, le trou pour le bac de coffre (en bas de l'image), et la partie qui sera relié à la batterie (en haut) lorsque le pack batterie structurel sera en route.

 

Dans le dernier interview d'Elon Musk avec Sandy Munro (https://www.youtube.com/watch?v=YAtLTLiqNwg), il indique que la réduction de 70 pièces à 1 seule pièce pour cette partie du véhicule à permis de réduire de 30% la taille de la ligne d'assemblage, et donc de gagner 300 robots (sur les 1000 composant la ligne complète).

On retrouve la même idée d'optimisation avec le pack structurel qui permettra de simplifier les lignes d'assemblage des packs et du véhicule.

 

Les presses (fabriqués par l'italien Idra : https://www.idragroup.com/index.php/en/solutions/machines/gigapress) ont été déjà aperçus à Berlin, où la production des Y devrait démarrer mi 2021 avec le pack structurel et les cellules 4680, et à Austin (Giga Texas) qui doit démarrer en fin d'année.

Modifié février 4, 2021 par zeta

[zeta]

Petite piqûre de rappel d'Elon Musk sur Twitter sur les objectifs derrière le batterie day: https://twitter.com/elonmusk/status/1365055830085763081

Citation

This is not about winning anyone over. We are production-limited. The reason we are making our own cells is to *supplement* max production of suppliers. Even moving at full speed, they cannot build enough cells.

Citation

Nickel is our biggest concern for scaling lithium-ion cell production. That’s why we are shifting standard range cars to an iron cathode. Plenty of iron (and lithium)!

 

Il ne s'agissait pas de faire une meilleur batterie, mais surtout d'assurer leur disponibilité, en ajoutant de la production en plus de celle des fabricants traditionnels de batterie qui ne peuvent pas en produire suffisament.

D'où les travaux d'améliorations de process pour pouvoir avoir des lignes moins coûteuses en investissement et place occupée, que Tesla pourra plus facilement mettre en place a grande échelle.

 

Et malgré les discussions sur le lithium, c'est bien le Nickel qui est le facteur limitant pour la production des cellules, expliquant pourquoi ils basculent les modèle à autonomie standard (SR) en LFP car le Fer et le Lithium sont abondants et que la pénalité de taille/poids est acceptable sur ces modèles contrairement aux modèle à grande autonomie (LR).

Il est aussi question que les nouvelles Model S aient des batteries plus petites que précédemment (plus proche de 90kWh que de 100kWh), en profitant des améliorations d'efficience un peu partout (Cx, pompe à chaleur, moteurs, ...) pour conserver la même autonomie voire un peu meilleure, ce qui permettrait de libérer une quantité importante de Nickel pour pouvoir produire plus de packs.

 

Dans tous les cas, l'augmentation des capacités des mines de Nickel est très attendue et nécessaire pour pouvoir atteindre une transition à grande échelle vers les VE et le stockage stationnaire.

[zeta]

Tesla vient de lancer un partenariat avec l'Université de Bayreuth en Allemagne pour de la R&D sur les batteries:

https://twitter.com/alex_avoigt/status/1366150147080609793

 

C'est semble t'il une condition nécessaire (faire de la R&D en Allemagne) pour obtenir des fonds l'usine de batterie de la Giga Berlin.

 

Cela fait partie du projet européen “European Battery Innovation” (EuBatIn), doté de 2,9 milliards d'Euros, dont la France semble faire partie des membre. Un autre article en parle ici : https://www.greencarcongress.com/2021/02/20210207-eubatin.html, et contient cette infographie, où l'on retrouve Tesla dans les colonnes "Battery Cells", "Battery Systems" et "Recycling and sustainability" (en français "recyclage et développement durable") , mais pas dans la colonne "Raw and advanced materials" ("matériaux bruts et avancés") :

Le drapeau Français n'est pas le mieux représenté... (Arkema et Tokai Carbon Group seulement, côté matériaux).

[Dordrecht]

Pénurie de nickel : les Teslapacks géants en Australie (projets Neoen), ils ont quoi dans le ventre ? Quels types de batteries ?

[zeta]

Tesla à annoncé au batterie day (vu que c'est la discussion principale de ce sujet) produire les MégaPacks avec une "chimie Fer" (donc Lithium Fer Phosphate à coup sûr):

 

Il est intéressant de voir que les PowerPack serait en Nickel+Manganese. Une explication tentée par Jordan Giesege est que le poids reste important pour la facilité d'installation dans les habitations, surtout pour un montage suspendu au mur), alors que les MégaPacks n'ont pas cette contrainte, mais par contre le coût faible et l'excellente durée de vie de la chimie LFP sont très important.

 

 

Concernant les MégaPacks existants, un article de Forbes de 2019 (https://www.forbes.com/sites/korihale/2019/08/06/teslas-megapack-battery-ambitions-could-drain-cobalt-supply/) mentionne une chimie NMC (Nickel Manganese Cobalt) pour le site de Hornsdale.

Je me souviens avoir vu que Tesla avait acheté à l'époque d'un de ces projets des cellules chez LG de souvenir car leur production interne ne permettait pas de le sortir dans les temps. LG est réputé dans le NMC donc ça pourrait coller, mais je n'ai pas mieux comme sources sous la main...

[Arnaudc06]

@zeta merci pour toutes tes interventions toujours très intéressantes.

 

Tu m’as fait découvrir la chaine de Jordan Giesege et j’ai trouvé la dernière vidéo d’interview de Rk Equity sur le marché du lithium passionnante.

 

A tel point que je viens à titre personnel d’acheter des titres de European Metals Holding Ltd (ils sont côtés en Australie, à Londres et à New York) qui détient les droits d’exploitation de la plus grosse mine de Lithium européenne qui est en plus située en république Tchèque, à la frontière avec l’Allemagne.

 

Donc pas loin de la Giga Berlin, et ils ont un procédé d’extraction du Lithium qui est beaucoup moins émetteur de carbone que le procédé traditionnel avec les spodumeres.

 

Je me tâte aussi à acheter du Nickel (via une société minière ou via des instruments dérivés) mais les cours ont tellement monté que c’est compliqué de rentrer.

Modifié mars 1, 2021 par Arnaudc06

[Catequil]

Il y a 9 heures, Arnaudc06 a dit :

@zeta merci pour toutes tes interventions toujours très intéressantes.

 

Tu m’as fait découvrir la chaine de Jordan Giesege et j’ai trouvé la dernière vidéo d’interview de Rk Equity sur le marché du lithium passionnante.

 

A tel point que je viens à titre personnel d’acheter des titres de European Metals Holding Ltd (ils sont côtés en Australie, à Londres et à New York) qui détient les droits d’exploitation de la plus grosse mine de Lithium européenne qui est en plus située en république Tchèque, à la frontière avec l’Allemagne.

 

Donc pas loin de la Giga Berlin, et ils ont un procédé d’extraction du Lithium qui est beaucoup moins émetteur de carbone que le procédé traditionnel avec les spodumeres.

 

Je me tâte aussi à acheter du Nickel (via une société minière ou via des instruments dérivés) mais les cours ont tellement monté que c’est compliqué de rentrer.

Je rejoins ces remerciements en ajoutant que c'est grâce à @zeta que j'ai connu Novonix 😉

 

Une autre chaine qui rejoint celle de Jordan Giesege, c'est EV Stock Channel plus axée sur la finance autour des véhicules électriques, et qui a flairé le coup sur Piedmont Lithium bien avant l'annonce de partenariat avec Tesla.  Il a justement fait une vidéo l'année dernière sur European Metals (que j'ai aussi ajouté à mon portefeuille il y a quelques semaines 😁).

 

Rk Equity ont aussi leur chaine, moins prolifique que les 2 précitées, mais très intéressantes si on s’intéresse un peu aux matières premières autour du VE.

 

Leur site internet avec des rapports financiers détaillés et des podcats.

Modifié mars 2, 2021 par Catequil

[zeta]

@Arnaudc06, @Catequil Je ne me souviens plus ce qu'on avait convenu... c'est bien 10% de commission que je touche ? 😉

[zeta]

En parlant de Jordan Giesege, il vient tout juste de sortir une nouvelle vidéo, et je n'avais pas parlé de la précédente non plus.
 
Il a attaqué une nouvelle série sur les cathodes. Les batteries sont composées de 2 parties, l'anode d'un côté, couvert précédemment avec les discussions sur le graphite et le silicium, et donc la cathode de l'autre côté, qui est l'élément caractéristique de la chimie de la batterie.
 
Lorsque l'on parle de batterie NCM "Nickel Cobalt Manganèse" ou NCA "Nickel Cobalt Aluminium", c'est la composition de la Cathode. De même pour les LFP "Lithium Fer Phosphate", c'est la composition de la cathode.
Lors de la fabrication, la cathode contient le lithium, qui circule ensuite de la cathode à l'anode et inversement lors des cycles de charge et décharge.
Les abréviations NMC ou NCA ne mentionnent pas le lithium contrairement au LFP mais il est bien présent. De même, il y a aussi des atomes d'oxygène non mentionnés dans la composition, les molécules étant souvent des oxydes de quelques chose.
 
 
Jordan a découpé cette série en plusieurs vidéo.
La première évoquait les cathodes mono-cristal ou multi-cristal, qui correspond à la façon dont les matériaux sont aglomérés : https://www.youtube.com/watch?v=LgU3uIgJvAU
Ensuite, il est rentré assez fort dans le sujet, avec une vidéo complexe traitant de la chimie des cathodes, mais avec de belles illustrations qui aident la compréhension : https://www.youtube.com/watch?v=2DIPqm7yVSM
Et avec la dernière vidéo de ce jour, il discute des différentes chimies dans le contexte de ce qui a été annoncé au battery day pour la ligne de produit de Tesla, ainsi que quelques discussions sur la notion de "Million Miles Battery" : https://www.youtube.com/watch?v=Hhrqj2kO9MU
 
 
Sans revenir sur la première vidéo, la seconde est intéressante mais assez chargée techniquement.
 
La vidéo est tournée autour des batteries à fort taux de Nickel.
Le Nickel est l'élément idéal pour les cathodes : il permet de contenir une grande quantité de Lithium, donc d'avoir une bonne densité énergétique. Par contre, le Nickel ne permet pas d'offrir une bonne tenue de la structure de la cathode : au cours du temps, les atomes de Nickel se désolidarisent de la structure pour se mélanger au lithium, et empêchent dès lors ce lithium de jouer son rôle de transporteur d'énergie, ce qui réduit la capacité restante petit à petit et réduit donc la durée de vie.
Le Cobalt en revanche présente une très bonne tenue mécanique de la structure, au détriment de pouvoir contenir moins de lithium. Il en est de même pour l'Aluminium et le Manganèse, ils apportent une meilleure tenue pour augmenter la durée de vie, mais dégradent la densité par rapport au Nickel.
 
Les chimies existantes ont donc toutes du Nickel avec une mélange plus ou moins important de "dopants" comme le Cobalt, d'Aluminium et/ou de Manganèse. Cela donne un compromis sur les performances, la densité et la durée de vie.
 
Il n'y a pas une seule recette, mais autant de combinaisons et dosages de dopants qu'il y a de modèles de batteries.
Pour le NCM seul, on trouve les dosages NCM111, NCM523, NCM811.... avec les 3 chiffres représentant la proportion de chacun des éléments : 1/3 de chaque pour un 111, 50% de Nickel/20% de Cobalt/30% de Manganèse pour le 523, etc..
 
En plus du compromis sur la densité énergétique, le cobalt à l'inconvenient de coûter cher, ce qui incite aussi à vouloir s'en débarrasser.
 
Pour en revenir aux chimie à fort taux de Nickel, pour permettre une meilleur densité et un moindre coût en retirant tous les composés qui n'apportent pas à la quantité d'énergie stockée, on retrouve 3 exemple en vogue:
* NCA89 (similaire à ce qui a été trouvé dans les analyses des batteries Tesla récentes) : 88,5% de Nickel, 10% de Cobalt, 1,5% d'Aluminium
* NCM90 : 90% de Nickel, 5% de Cobalt, 5% de Manganèse
* NCMA89 (le petit dernier, développement notamment chez LG pour les batterie Ultium de General Motors): 89% Nickel, 5% Cobalt, 5% Manganèse, 1% Aluminium
Note: Ces chiffres sont au niveau de la cathode seule, qui représente un tiers seulement des matériaux de la batterie, donc dans le cas du NCA89, c'est plus proche de 3% de Cobalt sur le pack complet.
 
Bien qu'ayant deux fois moins de Cobalt que le NCA89, le NCMA89 possède la même densité énergétique mais avec une durée de vie bien plus important (85% contre 60% après 1000 cycles de 100%). Voir le tableau récapitulatif dans la vidéo.
 
Il y a donc moyen en jouant sur les combinaisons et quantités de dopants d'obtenir de très bonnes durée de vie avec une grande densité énergétique, tout en réduisant le cobalt deux fois plus coûteux que le nickel.
 
Mais l'idéal serait de se passer complètement du Cobalt ! Il semble qu'une hypothèse historique était que le Cobalt était nécessaire pour faire des cellules avec beaucoup de Nickel, donc peu de recherche ont été faites sans. Hors aucune recherche ne semble démontrer cette hypothèse, et les moyens d'analyse récents prouvent même le contraire.
 
L'autre élément intéressant serait de pousser la quantité de Nickel à plus de 90%, et d'aller au plus proche de 100%. Un point à voir et que le Nickel permettant de contenir plus de lithium, son expansion est plus forte, ce qui peut aboutir à des fissures dans la structure, réduisant la durée de vie. Jordan détaille dans sa vidéo différentes solutions à ce problème de fissure, que je ne saurais résumer ici.
 
Parmi les solutions, d'autres dopants sont utilisés : Bore ou Tungsten notamment, dont la distribution n'est pas forcement uniforme dans les cristaux pour distribuer les déformations dans un sens qui limite les fissures.
Le Tungsten (symbole "W"),
 
Un choix possible serait une chimie avec 99% Nickel et 1% de Tungsten. Cela semble coller avec les images de cristaux de cathode montrés lors du batterie day.
99% de Nickel permettrait une meilleur densité énergétique grâce au Nickel additionnel par rapport au chimies précédentes. Mais la stabilité en température serait un peu moins bonne que les solutions actuelles (191°C au lieu de 205°C).
Un bénéfice additionnel intéressant est que la tension pourrait être poussée à 4,3V par cellule au lieu de 4,2V, donc un gain d'énergie de quelques pourcents supplémentaires.
 
Il est aussi possible de d'utiliser une combinaison de Tungstène et d'autres dopants. Des travaux de recherches montrent par exemple que un W1-NCM90 avec 89% de Nickel, 4.7% de Cobalt, 4.7% de Manganèse et 1% de Tungstène permettrait d'avoir une durée de vie exemplaire avec 97,5% de rétention au lieu de 90,6% pour le NCMA89 avec vaguement la même densité que les cellules actuelles.
 
Tesla à probablement choisi un compromis de dopants non publié dans les recherches actuelles, mélange entre le Tungstène à 1% et le NCMA, tout en essayant de retirer le Cobalt. Le Tungstène est un élément abordé par Jeff Dahn dans certaines publications de son labo de recherche, partenaire de Tesla, donc cette idée est possible même si ce n'est pas la seule.
Jordan prévoit quelque chose du style 94% Nickel, 4% Manganèse, 1% Aluminium et 1% Tungstène, pour augmenter la durée de vie, la densité énergétique et réduire le coût en une seule fois !

 

 

 
La dernière vidéo est plus digeste, avec une comparaison des différentes chimies et leur avantages, et peur positionnement sur la gamme Tesla.
* Peu dense mais excellente durée de vie: LFP => modèles SR, Megapacks, futur compacte
* Moyenne densité : Nickel+Manganese => modèles LR, Powerpacks
* Haute densité : Fort Nickel (l'objet de la seconde vidéo) => Semi, Cybertruck, probablement model S plaid et roadster
 
Cela a déjà été abordé ici, et on en a déjà vu les début avec les model 3 SR+ made in china avec les batteries CATL en LFP.
Ca n'en fait pas moins une vidéo intéressante !

 

[Catequil]

@zeta je me rends compte qu'on ne va jamais arrêter de te remercier pour tes post qui décortiquent et simplifient l'univers des batteries électriques

En parlant de nickel, après l'Indonésie, Tesla vient de conclure un nouvel accord avec l'Usine du Sud en Nouvelle Calédonie.

https://la1ere.francetvinfo.fr/nickel-et-transition-energetique-le-geant-americain-tesla-arrive-en-nouvelle-caledonie-949720.html

[Samsaggace]

Le 04/03/2021 à 08:25, Catequil a dit :

Tesla vient de conclure un nouvel accord avec l'Usine du Sud en Nouvelle Calédonie.

Même Le Figaro, en fait un article. Espérons que cela apporte plus de bien-être dans ce territoire souvent oublié...