The Role of Long Lifetime Li-Ion Cells in a Sustainable Future
Notice bibliographique
Résumé
State-of-the-art Li-ion cells can have decades of lifetime (>40 years) and tremendous cycle life greater than 10000 cycles1. Such incredible cells greatly exceed the goal of 80% capacity retention after 800 cycles, promoted by some as sufficient for electric vehicles (EVs). However, by 2030 it is projected that more than 90% of all Li-ion batteries will be used to power vehicles2, with very few remaining for energy storage from intermittent renewables which must displace fossil fuels for power generation. The batteries in electric vehicles will represent a vast amount of energy storage capacity, which can be harnessed using vehicle to grid (V2G) technology. Batteries with that can maintain 80% of their capacity after a mere 800 cycles are unsustainable since most of the charge-discharge cycles in V2G will occur when the EV is stationary. For this reason, ultra-long-lived cells are a critical component of a sustainable future. In this talk, we will discuss the important role of graphite material and upper cut-off voltage (UCV) on the lifetime of NMC811 cells, and how avoiding volume contraction in Ni-rich materials yields cells that should be eminently suitable V2G applications3,4. Additionally, we will discuss the results of a two-year study on the impact of C-rate, depth of discharge (DoD), UCV, and temperature on the lifetime of NMC811 cells. Finally, we will demonstrate that NMC cells with a low UCV, with an emphasis on Ni-rich materials, yield greater energy throughput compared to their higher energy counterparts due to their prolonged lifetime. The $/kWh metric is surely important when selecting a battery technology, but the levelized cost of energy over the battery lifetime is more important when batteries last for many decades. References Harlow, J. E. et al. A Wide Range of Testing Results on an Excellent Lithium-Ion Cell Chemistry to be used as Benchmarks for New Battery Technologies. Journal of The Electrochemical Society 166, A3031–A3044 (2019). Pillot, C. The Rechargeable Battery Market and Main Trends 2018-2030. https://rechargebatteries.org/wp-content/uploads/2019/02/Keynote_2_AVICENNE_Christophe-Pillot.pdf (2019). Eldesoky, A. et al. Impact of Graphite Materials on the Lifetime of NMC811/Graphite Pouch Cells: Part I. Material Properties, ARC Safety Tests, Gas Generation, and Room Temperature Cycling. Journal of The Electrochemical Society 168, 110543 (2021). Eldesoky, A. et al. Impact of Graphite Materials on the Lifetime of NMC811/Graphite Pouch Cells: Part II. Long-Term Cycling, Stack Pressure Growth, Isothermal Microcalorimetry, and Lifetime Projection. Journal of The Electrochemical Society 169, 010501 (2022).
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,004 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,007 | 0,003 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».