Nije lak zadatak razviti a BEV koja se, poput trenutnih vozila s pogonskim motorom, mogu napuniti gorivom za tri minute, imaju domet od 1.000 km s punim spremnikom, imaju dovoljnu infrastrukturu i mogu se lako koristiti najmanje 10 godina. Međutim, pojava potpuno solid-state baterija mogla bi poremetiti trenutnu situaciju i uvelike ubrzati tržišno usvajanje BEV.
Kada se litij-ionske baterije, koje se naširoko koriste u pametnim telefonima i drugim minijaturiziranim elektroničkim uređajima, koriste u automobilskim aplikacijama, postavljaju mnogo veće zahtjeve u pogledu sigurnosti i trajanja baterije.
U isto vrijeme, postoji kompromis između poboljšanja u dometu, što u biti zahtijeva povećanje gustoće energije, i sigurnosti/trajnosti. Ovaj kompromis glavni je razlog zašto se performanse trenutnih litij-ionskih baterija smatraju možda nepremostivom preprekom povećanom tržišnom prihvaćanju električnih vozila.
Solid-state baterije imaju potencijal za prevladavanje ovih problema. Solid state baterije imaju dugu povijest. Kruti elektroliti razvijeni su 70-ih, ali je nedovoljna ionska vodljivost ograničila njihovu primjenu. Međutim, nedavno su otkriveni kruti elektroliti sa sličnom ili boljom ionskom vodljivošću od tekućih elektrolita, što je ubrzalo istraživačke i razvojne napore.
Proizvođači automobila
Na sajmu automobila u Tokiju 2017. Toyota je najavila cilj komercijalizacije BEV potpuno u čvrstom stanju u prvoj polovici 20-ih. Iako je prva generacija BEV koji će koristiti potpuno solid-state baterije za koje se očekuje da će Toyota lansirati imat će samo ograničeni obujam proizvodnje, najava tvrtke nedvojbeno će potaknuti više napora mnogih tvrtki, istraživača i državnih tijela u razvoju svih solid-state baterija .
Volkswagen, Hyundai Motor i Nissan Motor najavili su ulaganja u start-up tvrtke, pa vjerujemo da je ovo tema koja će vjerojatno imati koristi od mnogo veće pozornosti.
Sadašnje litij-ionske baterije sastoje se od katode, otopine elektrolita, separatora i anode. Razlika u čvrstoj bateriji je u tome što je elektrolit čvrst. Zapravo, sve komponente i materijali su čvrsti, otuda terminologija "čvrsto stanje".
Svojstva poluprovodničkih baterija ovise o upotrijebljenim materijalima, ali dosadašnja istraživanja otkrivaju jasan potencijal u smislu sigurnosti, otpornosti na curenje, otpornosti na gorenje (pojednostavljena struktura hlađenja), minijaturizacije, fleksibilnosti dizajna u smislu izravnog kontakta formiranja stanični sloj, relativno dug život ciklusa pražnjenja, bez degradacije zbog dobrih svojstava visoke/niske temperature, kratko vrijeme punjenja, visoka gustoća energije i velika gustoća snage.
U prošlosti se niska gustoća snage smatrala nedostatkom solid-state baterija, ali Tokyo Institute of Technology i Toyotin istraživački tim zajednički su razvili solid-state bateriju s tri puta većom gustoćom snage i dvostruko većom gustoćom energije od postojećih litij-ionske baterije. Vjerujemo da sve solid-state baterije imaju potencijal nadvladati nedostatke električnih vozila.
Glavni utjecaji poluprovodničkih baterija na automobilsku industriju uključuju ubrzanje tržišnog prihvaćanja BEV i promjene u opskrbnom lancu baterija BEV. Šest BEV bi zamijenio ICE vozila, ne bi bilo potrebe za motorima, mjenjačima i srodnim dijelovima, ali bi postojala nova potreba za baterijama, inverterima, motorima i dijelovima vezanim uz te sustave.
Za konvencionalne sastavljače automobila, koji proizvode motore i pogonske sklopove unutar kuće, osiguravanje da imaju sposobnost vlastitog razvoja potpuno solid-state baterija važan je izvor dodane vrijednosti. Za dobavljače će biti važno pregledati osnovne tehnologije za razvoj novih komponenti.
Ako dođe do povećanja tržišnog usvajanja BEVNacionalna pravila koja reguliraju stvari poput poreza, energetske politike i resursa također će se vjerojatno promijeniti.
Prelazak s tekućih na čvrste litij-ionske baterije značio bi i prelazak s tekućih na čvrste elektrolite i smanjenje potrebe za separatorima, a postojao bi i potencijal za korištenje novih materijala za katode i anode.
Materijali koji se koriste u potpuno čvrstim baterijama koje će Toyota lansirati u prvoj polovici 2020. vjerojatno će biti slični onima koji se trenutno koriste, a kako se obujam proizvodnje smanjuje, utjecaj na trenutni opskrbni lanac također će vjerojatno biti mali. Međutim, ako vidimo materijalni napredak u naporima za istraživanje i razvoj, potpuno solid-state baterije koje će biti dostupne u drugoj polovici 2020-ih i 2030-ih vjerojatno će biti destruktivne.
Bilo je govora o pristranosti prema i BEV, no trenutačni je tržišni konsenzus da smo sada u eri "diverzifikacije pogonskih sklopova", a ne u doba punoljetnosti BEV kao takav. Međutim, vjerujemo da ako napori da se razvije masovna proizvodnja potpuno solid-state baterija budu uspješni, era BEV možda je blizu.
Unatoč tome, potrebno je prevladati niz problema. Istraživanje i razvoj s ciljem masovne proizvodnje svih solid-state baterija tek je započelo, a u kojoj će se mjeri smanjiti troškovi proizvodnje još nije jasno. U teoriji, trebao bi postojati značajan potencijal smanjenja troškova s obzirom na pojednostavljenje paketa baterija i korištenje jeftinih materijala za elektrode.
S druge strane, ako dođe do napretka većeg od očekivanog u poboljšanju performansi litij-ionskih baterija i većeg smanjenja troškova, prijelaz na potpuno solid-state baterije mogao bi biti odgođen.
Također postoji rizik da će interes za i BEV sami mogu izblijedjeti zbog razvoja hibridnih električnih vozila (HEV) i standardnih ICE vozila, rasprave o dobrom do kotača i obnovljene popularnosti dizelskih vozila, što bi moglo značiti slabljenje razvojnih napora za sve baterije u čvrstom stanju.
S gledišta dometa i vremena potrebnog za punjenje vodikom, vozila s gorivnim ćelijama još su jedan potencijalni konkurent. Iako su pitanja infrastrukture problem, postoji znatan potencijal u smislu zamjene fosilnih goriva i transporta energije.
KPMG-ovo istraživanje Global Automotive Executive Survey za 2018. rangiralo je vozila s gorivnim ćelijama kao glavni ključni trend do 2025. i BEV na 3. mjestu prema svjetskim rukovoditeljima automobilske industrije. Godine 2017. ista je anketa preokrenula ploču, s i BEV na prvom mjestu i vozila na gorive ćelije na trećem mjestu.
BlogInnovazione.it
Razvijanje fine motorike kroz bojanje priprema djecu za složenije vještine poput pisanja. Za bojanje…
Pomorski sektor je prava globalna gospodarska sila, koja je krenula prema tržištu od 150 milijardi...
Prošlog ponedjeljka, Financial Times je najavio dogovor s OpenAI-jem. FT licencira svoje novinarstvo svjetske klase...
Milijuni ljudi plaćaju usluge strujanja, plaćajući mjesečne pretplate. Uvriježeno je mišljenje da ste…
