Tesla нещодавно анонсувала плани налагодити в США виробництво літій-залізо-фосфатних (LFP) акумуляторів і ці задуми починають реалізовуватись завдяки новому патенту на LFP-хімії. У відкритому документі WO2024/229047 A1 розкривається, що Tesla разом з відомим дослідником Jeff Dahn з Університету Далхаузі працює над удосконаленим катодним матеріалом на основі LFP. Ця «покращена» LFP-версія, ймовірно, стане основою наступних Tesla, що вироблятимуться в США.
LFP-акумулятори вже є частиною стратегії Tesla для моделей зі стандартним запасом ходу й енергосистем. їх цінують за низьку вартість (без дорогих нікелю та кобальту), тривалий ресурс циклів та можливість заряджання до 100% без пошкодження. Локалізація виробництва LFP у США дасть можливість Tesla скористатися державними стимулами та уникнути тарифів. Цей патент свідчить, що компанія не лише планує імпортувати LFP, а й прагне його вдосконалити.
З домішкою нікелю
У центрі патенту — «змішаний катодний активний матеріал». Він передбачає використання базового залізо-фосфатного матеріалу (LiFePO4) або літій-манган-алюміно-фосфатного (LMFP), що складає 90–99% від ваги катода, і додавання невеликої кількості нікелевого оксиду (NMC чи NCA) — від 0,1 до 15%, а за потреби й 0,1–3%.
Патент описує не просто змішування, а важливі передобробні етапи нікелевої складової: міліметричне дроблення для збільшення площі поверхні та відпал за температур 650–800 °C, що знижує вміст домішок літію (LiOH, Li2CO3) і підвищує якість матеріалу.
Навіщо суміш?
Мета LFP-нікелевої суміші — підвищити характеристики LFP-акумуляторів, зокрема кращу утримку ємності та довший ресурс циклів. Дані патенту показують, що комірки з цим катодом мають низку переваг над класичними LFP.
Покращена утримка ємності: згідно з випробуваннями, сумішні комірки зберігають понад 90% ємності після 7000 годин циклів при 40 °C.
Збільшений ресурс циклів: батареї витримують більше циклів заряд-розряд при стабільній напрузі виходу, що критично для автомобілів.
Краща робота при високих температурах: випробування до 70 °C підтвердили покращену стабільність і збереження ємності.
Зменшена деградація: зниження розчинення заліза з матеріалу LFP, що обмежує й накопичення на аноді, забезпечило кращу довгострокову стійкість.
Нижче зростання внутрішнього опору: нові катоди демонструють більш стабільний внутрішній опір з часом, особливо за високої температури.
За рахунок невеликої домішки нікелевого матеріалу Tesla сподівається покращити довговічність і швидкість заряду LFP-батарей без значного зростання вартості — однієї з головних їх переваг.
Вплив на швидкість заряджання
Хоча патент не заявляє про кардинально швидке заряджання як основну мету (тести переважно на рівні C/3*), покращена стабільність матеріалу та зниження опору вказують на здатність до більш надійного заряду.
Хоч офіційно швидкий заряд LFP не обіцяють, проте відмінні характеристики при високих температурах і стійкість до деградації служать гарним підтвердженням потенціалу таких комірок.
* C-rate показує швидкість заряджання: 1C — повне заряджання за годину, C/3 — за 3 години.
Виробництво LFP у США
Ця технологія відкриває шлях до виготовлення LFP-комірок у США з поліпшеними характеристиками, даючи Tesla перевагу на ринку: довшими ресурсом, підвищеною надійністю і кращими експлуатаційними показниками.
Наразі Tesla не продає авто з LFP-акумуляторами в Північній Америці через тарифи. Єдині LFP-продукти на цій території — Megapack і Powerwall, які не підпадають під мита і користуються стимулами як стаціонарні системи.
Поки Tesla продовжує інновації від обробки сировини до дизайну елементів, ці композитні катоди можуть стати ключем до наступного покоління доступних та надійних електромобілів і накопичувачів.
