Greinar

Markaðsnýjungar: Solid state rafhlöður

Uppsveifla í rafhlöðu rafknúnum ökutækjum (BEV) er afleiðing hugsjóna sem stjórnvöld, reglugerðir og viðskiptasiðferði stuðlar að. Enn sem komið er er enginn BEV fær um að mæta þörfum neytenda á sama hátt og ökutæki með brunahreyfli (ICE) og miðað við boðaðar vegakort frá bílaframleiðendum er ekkert sem bendir til þess að slíkt muni koma fram árið 2030.

Caratteristiche

Það er ekki auðvelt verkefni að þróa a BEV sem, líkt og núverandi ICE-bílar, er hægt að fylla eldsneyti á þremur mínútum, hafa 1.000 km drægni á fullum tanki, njóta góðs af nægum innviðum og auðvelt að vera í notkun í að minnsta kosti 10 ár. Hins vegar gæti tilkoma rafgeyma í föstu formi truflað núverandi ástand og hraðað mjög markaðsupptöku BEV.

Þegar litíumjónarafhlöður, mikið notaðar í snjallsíma og önnur smækkuð rafeindatæki, eru notuð í bílaforrit, gera þær miklu meiri kröfur um öryggi og endingu rafhlöðunnar.

Á sama tíma er skipt á milli endurbóta á drægni, sem krefjast í meginatriðum aukningar á orkuþéttleika, og öryggis/endingar. Þessi málamiðlun er aðalástæðan fyrir því að frammistaða núverandi litíumjónarafhlöðu er talin hugsanlega óyfirstíganleg hindrun fyrir aukinni markaðssókn rafbíla.

Solid-state rafhlöður hafa möguleika á að sigrast á þessum vandamálum. Solid state rafhlöður eiga sér langa sögu. Raflausnir í föstu formi voru þróaðir á áttunda áratugnum, en ófullnægjandi jónaleiðni takmarkaði notkun þeirra. Hins vegar hafa nýlega fundist raflausnir í föstu formi með svipaða eða betri jónaleiðni og fljótandi raflausnir, sem flýta fyrir rannsóknum og þróunarviðleitni.

Myndirnar í þessari grein voru búnar til með midJourney

Bílaframleiðendurnir

Á bílasýningunni í Tókýó 2017 tilkynnti Toyota markmið um markaðssetningu á BEV algjörlega í föstu formi á fyrri hluta 20. Þó fyrsta kynslóðin af BEV sem mun nota alhliða rafhlöður sem gert er ráð fyrir að Toyota komi á markað mun aðeins hafa takmarkað framleiðslumagn, tilkynning fyrirtækisins mun án efa hvetja til aukinnar viðleitni margra fyrirtækja, vísindamanna og ríkisaðila í þróun allra solid-state rafhlaðna .

Volkswagen, Hyundai Motor og Nissan Motor hafa öll tilkynnt um fjárfestingar í sprotafyrirtækjum, svo við teljum að þetta sé efni sem líklegt er að muni njóta góðs af mikilli aukinni athygli.

Möguleiki á solid-state rafhlöðum

Núverandi litíumjónarafhlöður samanstanda af bakskautinu, raflausn, skilju og rafskauti. Munurinn á solid state rafhlöðu er sá að raflausnin er solid. Reyndar eru allir íhlutir og efni solid, þess vegna hugtökin „fast ástand“.

Eiginleikar rafgeyma í föstu formi fara eftir efnum sem notuð eru, en rannsóknir hingað til sýna skýra möguleika hvað varðar öryggi, lekaþol, brunaþol (einfölduð kælibygging), smæðun, hönnunarsveigjanleika hvað varðar myndun beina snertingu við frumulagið, tiltölulega langur endingartími losunarferils, engin niðurbrot vegna góðra há/lághitaeiginleika, stutts hleðslutíma, mikillar orkuþéttleika og mikils aflþéttleika.

Í fortíðinni hefur lítill aflþéttleiki verið talinn veikleiki solid-state rafhlöður, en Tækniháskólinn í Tókýó og rannsóknarteymi Toyota hafa í sameiningu þróað solid-state rafhlöðu með þrisvar sinnum meiri aflþéttleika og tvöfalt meiri orkuþéttleika en núverandi. litíum-jón rafhlöður. Við teljum að allar solid-state rafhlöður hafi tilhneigingu til að vinna bug á ókostum rafknúinna farartækja.

Áhrif af markaðssókn solid-state rafhlöður

Helstu áhrif solid-state rafhlöður á bílaiðnaðinn eru meðal annars hröðun á markaðsupptöku BEV og breytingar á rafhlöðubirgðakeðjunni BEV. Sex BEV kæmi í stað ICE-bifreiða, þá þyrfti ekki vélar, skiptingar og tengda hluta, heldur væri ný þörf fyrir rafhlöður, invertera, mótora og hluta sem tengjast þessum kerfum.

Fyrir hefðbundna bílasamsetningaraðila, sem framleiða vélar og drifrásir innanhúss, er mikilvægt uppspretta virðisauka að tryggja að þeir hafi getu til að þróa alhliða rafhlöður innanhúss. Fyrir birgja mun það vera mikilvægt að endurskoða grunntækni til að þróa nýja íhluti.

Ef það er aukning á markaðsupptöku á BEVLandsvísu reglur um hluti eins og skatta, orkustefnu og auðlindir munu einnig líklega breytast.

Skipt er úr fljótandi litíumjónarafhlöðum yfir í fasta litíumjónarafhlöður myndi einnig þýða skiptingu úr vökva í fast raflausn og minnkandi þörf fyrir skiljur og möguleiki væri á að nota ný efni fyrir bakskaut og rafskaut.

Efnin sem notuð eru í alföstu rafhlöðurnar sem Toyota mun setja á markað á fyrri hluta ársins 2020 eru líklega svipuð þeim sem notuð eru nú og þar sem framleiðslumagn minnkar er líklegt að áhrifin á núverandi aðfangakeðju verði einnig lítill. Hins vegar, ef við sjáum efnislegar framfarir í rannsóknum og þróunarviðleitni, er líklegt að rafhlöður sem fást á föstu formi á seinni hluta 2020 og 2030 séu truflandi.

Myndirnar í þessari grein voru búnar til með midJourney

Hindranir fyrir markaðsupptöku rafgeyma í föstu formi

Það hefur verið talað um hlutdrægni gagnvart i BEV, en núverandi samstaða á markaði er sú að við erum núna á tímum „aflrásar fjölbreytni“ frekar en að verða fullorðin BEV sem slíkt. Hins vegar teljum við að ef viðleitni til að þróa fjöldaframleiðslu á rafhlöðum í föstu formi skilar árangri, er tímabil BEV það getur verið nálægt því.

Þrátt fyrir það þyrfti að vinna bug á ýmsum vandamálum. Rannsóknir og þróun sem miðar að fjöldaframleiðslu á öllum rafhlöðum í föstu formi eru nýhafnar og að hve miklu leyti framleiðslukostnaður mun lækka er ekki enn ljóst. Fræðilega séð ætti að vera umtalsverður möguleiki á kostnaðarlækkun miðað við einföldun rafhlöðupakka og notkun ódýrra rafskautaefna.

Á hinn bóginn, ef það verður meiri framfarir en búist var við við að bæta afköst litíumjónarafhlöðu og meiri kostnaðarlækkun gæti skiptingin yfir í alhliða rafhlöður seinkað.

Framundan

Einnig er hætta á að áhugi á i BEV sjálfir geta dofnað vegna þróunar í tvinn rafknúnum ökutækjum (HEV) og stöðluðum ICE farartækjum, umræðunni um vel á hjólum og endurnýjuðum vinsældum dísilbíla, sem gæti þýtt að draga úr þróunarstarfi fyrir allar rafhlöður í solid ástandi.

Frá sjónarhóli drægni og tíma sem þarf til að fylla eldsneyti með vetni eru eldsneytisfrumutæki annar hugsanlegur keppinautur. Þó að innviðamál séu vandamál eru miklir möguleikar í því að skipta um jarðefnaeldsneyti og flytja orku.

KPMG's 2018 Global Automotive Executive Survey raðaði eldsneytisfrumuökutækjum sem efstu lykilþróun til 2025 og BEV sæti í þriðja sæti samkvæmt alþjóðlegum bílaframkvæmdum. Árið 3 sneri sama skoðanakönnun taflinu við, m.a BEV í fyrsta sæti og efnarafalabílar í þriðja sæti.

BlogInnovazione.it

Nýsköpunarfréttabréf
Ekki missa af mikilvægustu fréttunum um nýsköpun. Skráðu þig til að fá þau með tölvupósti.

Nýlegar greinar

Smart Lock Market: markaðsrannsóknarskýrsla birt

Hugtakið Smart Lock Market vísar til iðnaðarins og vistkerfisins í kringum framleiðslu, dreifingu og notkun ...

Mars 27 2024

Hvað eru hönnunarmynstur: hvers vegna nota þau, flokkun, kostir og gallar

Í hugbúnaðarverkfræði eru hönnunarmynstur ákjósanlegar lausnir á vandamálum sem venjulega koma upp í hugbúnaðarhönnun. ég er eins og…

Mars 26 2024

Tækniþróun iðnaðarmerkinga

Iðnaðarmerking er víðtækt hugtak sem nær yfir nokkrar aðferðir sem notaðar eru til að búa til varanleg merki á yfirborði...

Mars 25 2024

Dæmi um Excel fjölvi skrifuð með VBA

Eftirfarandi einföld Excel þjóðhagsdæmi voru skrifuð með VBA Áætlaður lestrartími: 3 mínútur Dæmi…

Mars 25 2024