Četrtek, 16. 9. 2021, 0.00
3 leta, 2 meseca
Nova tehnologija baterij za hitrejši prodor električnih vozil
Nov izum, ki bo rešil veliko težav? Mnogi že trdno verjamejo.
Termometer prikazuje, kako vroč je članek.
Termometer prikaže, kako vroč je članek.
4,44
4
Toyota bo novo tehnologijo baterij predvidoma vgradila v svoje električne avtomobile. Prvi med temi bo električni SUV, ki ga za zdaj poznamo šele kot koncept.
Lahko nova generacija baterij, ki namesto utekočinjenih elektrolitov uporabljajo take v trdnem stanju, res pripelje velik preskok v cenovni konkurenčnosti in praktični uporabnosti električnih vozil? Mnenja so v avtomobilski industriji še vedno deljena.
Današnje litij-ionske baterije uporabljajo elektrolite v tekočem stanju in imajo posebne tanke vmesne plasti, ki držijo narazen pozitivne in negativne elektrode. Nova generacija baterij pa za prenos litijevih ionov med elektrodami uporablja tanke plasti elektrolitov v trdnem stanju. Tako vrsto baterij danes srečamo v srčnih spodbujevalnikih ali pametnih urah.
Velikoserijska proizvodnja lahko poceni baterije in to se pričakuje tudi od novega tipa litij-ionskih baterij s trdnim elektrolitom.
Kakšne so prednosti in pomanjkljivosti?
Ta novi tip baterij ima dokaj jasne prednosti in za zdaj tudi še izrazite pomanjkljivosti, ki onemogočajo njihovo velikoserijsko uporabo. Take baterije so bolj varne in tudi bolj odporne proti morebitnim požarom, zaradi večje stabilnosti omogočajo tudi hitrejše polnjenje oziroma stabilnejšo moč polnjenja. Vanje je mogoče spraviti več električne energije kot v zdajšnje "tekoče" litij-ionske baterije, kar zagotavlja večji doseg.
Toda razvoj ustreznega trdnega elektrolita, ki bi bil dovolj stabilen in dober prevodnik ionov med elektrodami, je zelo zahtevna in draga naloga. Ker se ti elektroliti med uporabo raztezajo in krčijo, se lahko pojavijo razpoke. Trenutno po oceni strokovnjakov izdelava trdnega tipa baterije stane približno osemkrat več kot izdelava obstoječih baterij "tekočega" tipa.
Proizvajalci si od nove generacije litij-ionskih baterij obetajo večjo stabilnost in tudi občutno hitrejše polnjenje.
Med največjimi zagovorniki novega tipa baterij je Toyota
Danes take baterije v serijski proizvodnji še niso realne, a nekateri avtomobilski proizvajalci jih napovedujejo že sredi tega desetletja. Take načrte ima na primer Toyota, največji avtomobilski proizvajalec na svetu, ki svoj prvi električni avtomobil šele pripravlja.
Del 13,5 milijarde dolarjev vredne naložbe v baterije in baterijsko tehniko do leta 2030 bo tudi razvoj tega novega tipa baterij. Čeprav trenutno še iščejo najboljše materiale in se ukvarjajo z izzivi, kot so krajši servisni intervali za te baterije, jih želijo začeti izdelovati sredi tega desetletja. Uporabiti jih nameravajo tudi v svojih hibridih.
Toyota pri hibridih še vedno pogosto uporablja starejši tip nikelj-metal hidridne baterije.
"Najprej poskrbeti za varnost, izziv bo tudi polnilna infrastruktura ..."
“Dokler se takšne baterije ne bodo izkazale za varne, kakovostne in dolgožive, ne pričakujem široke uporabe, vsaj s strani Toyote ne. Ravno zaradi visokih zahtev v naše hibride še vedno pogosto vgrajujemo nikelj-metal hidridne (Ni-Mh) baterije. Resda jih vse bolj nadomeščamo z litij-ionskimi, pa vseeno, kljub starosti imajo Ni-MH še vedno neke prednosti,” pravi Damir Revena iz tehničnega oddelka pri družbi Toyota Adria.
Tudi po njegovi oceni naj bi nova generacija baterij s trdnim elektrolitom v serijskih vozilih omogočila podvojen doseg vozila in polnjenje baterije v roku od deset do 20 minut. Kaj takega bi lahko predstavljalo prelomnico v avtomobilski industriji, saj bi tudi iz vidika polnjenja in dosega postali električni avtomobili konkurenčni klasičnim vozilom. Voznik bi lahko 700 ali več kilometrov dosega dobil v 15 ali 20 minutah.
“Izziv, ki ga vidim je polnilna infrastruktura. Če se zdaj sprašujemo kako bomo napolnili trenutne električne avtomobile, pri katerih se baterija s kapaciteto 75 kilovatnih ur na klasični 22-kilovatni polnilnici polni skoraj sedem ur, kako zagotoviti dovolj energije, da bi čez na primer pet let baterijo s kapaciteto 150 kilovatnih ur napolnili v 15 minutah? Polnilna infrastruktura se bo zagotovo razvijala naprej in to s pospešenim tempom, vseeno pa dvomimm da bo povsod dohitela tehnologijo baterij,” še dodaja Revena.
Požari električnih avtomobilov so zelo odmevni, statistično pa ne bolj pogosti kot požari v klasičnih avtomobilov. Klasična litij-ionska baterija pa gori dalj časa in z veliko intenziteto. Nov tip baterij s trdnim elektrolitom je stabilnejši in bo zmanjšal tudi možnost požarov.
Andrej Pečjak, ki se z Metron Inštitutom ukvarja tudi z razvojem baterijskih sistemov, v prihodnjih nekaj letih še ne pričakuje prihod "trdnega" tipa baterij v avtomobilsko industrijo."Razlogov je več. Veliki proizvajalci danes gradijo velikanske tovarne klasičnih litijevih baterij. Vsaka stane ogromno denarja. Nov tip baterij prinaša tudi novo tehnologijo. Dvomim, da bodo tako hitro menjali celoten proizvodni trak. Za zdaj so te nove baterije tudi drage in slabo učinkovite pri nizkih temperaturah. Vsebujejo tudi redke materiale in ravno to je tisto, od česar želijo proizvajalci danes bežati. Fisker je prav letos opustil napovedano vgradnjo novega tipa baterij v svoja vozila, kar prav tako nekaj pove," meni Pečjak.
Pri Tesli za zdaj novega tipa baterijske tehnologije še ne napovedujejo.
Volkswagen: s "trdnim" tipom baterij do 30 odstotkov več dosega
Volkswagen je postal delni lastnik podjetja QuantumScape Corp, ki ga med drugimi podpira Bill Gates, in namerava tak tip baterij predstaviti leta 2024. Uporabili bi jih za Volkswagnove električne avtomobile in morda tudi za vozila drugih proizvajalcev.
Po oceni Volkswagna bodo take baterije ponujale 30 odstotkov več dosega, do 80 odstotkov napolnjenosti pa jih bo mogoče napolniti v 12 minutah. Ta čas bo sicer odvisen od kapacitet baterij, a čas za polnjenje naj bi se v primerjavi s tekočim tipom baterij prepolovil.
Z roko v roki s tehnologijo razvojnih zagonskih podjetij
Avtomobilska skupina Stellantis se je povezala s kitajskim podjetjem Contemporary Amperex Technology in družbo TotalEnergies. Prek skupnega podjetja Automotive Cells nameravajo trden tip baterij predstaviti leta 2026.
Ford in BMW sta vložila sredstva v zagonsko podjetje Solid Power. Obljubljajo tehnologijo, ki bo podvojila energijsko gostoto obstoječim baterijam. Do polovice desetletja naj bi stroške za izdelavo baterij zmanjšali za 40 odstotkov.
Korejski koncern Hyundai Motor namerava prek zagonskega podjetja SolidEnergy Systems začeti trden tip baterij uporabljati leta 2030.
4