Het is geen gemakkelijke taak om een BEV die net als de huidige ICE-voertuigen in drie minuten kunnen worden volgetankt, een actieradius van 1.000 km hebben op een volle tank, profiteren van voldoende infrastructuur en gemakkelijk minstens 10 jaar kunnen rijden. De opkomst van volledig solid-state batterijen zou de huidige situatie echter kunnen verstoren en de acceptatie door de markt aanzienlijk kunnen versnellen BEV.
Wanneer lithium-ionbatterijen, die veel worden gebruikt in smartphones en andere geminiaturiseerde elektronische apparaten, worden gebruikt in automobieltoepassingen, stellen ze veel hogere eisen aan de veiligheid en de levensduur van de batterij.
Tegelijkertijd is er een afweging tussen verbeteringen in het bereik, die in wezen een toename van de energiedichtheid vereisen, en veiligheid/duurzaamheid. Deze wisselwerking is de belangrijkste reden waarom de prestaties van de huidige lithium-ionbatterijen worden gezien als een mogelijk onoverkomelijke barrière voor de toegenomen marktintroductie van elektrische voertuigen.
Solid-state batterijen hebben het potentieel om deze problemen op te lossen. Solid State-batterijen hebben een lange geschiedenis. Vaste elektrolyten werden ontwikkeld in de jaren zeventig, maar onvoldoende ionische geleidbaarheid beperkte hun toepassing. Er zijn echter onlangs vaste elektrolyten ontdekt met een vergelijkbare of superieure ionische geleidbaarheid als vloeibare elektrolyten, waardoor onderzoeks- en ontwikkelingsinspanningen worden versneld.
De autofabrikanten
Op de Tokyo Motor Show 2017 kondigde Toyota een doel aan voor de commercialisering van BEV volledig solid-state in de eerste helft van de jaren twintig. Hoewel de eerste generatie van BEV die all-solid-state batterijen zal gebruiken die naar verwachting door Toyota gelanceerd zal worden slechts een beperkt productievolume zal hebben, zal de aankondiging van het bedrijf ongetwijfeld meer inspanningen stimuleren van veel bedrijven, onderzoekers en overheidsinstanties in de ontwikkeling van alle solid-state batterijen .
Volkswagen, Hyundai Motor en Nissan Motor hebben allemaal investeringen in startende bedrijven aangekondigd, dus we denken dat dit een onderwerp is dat waarschijnlijk veel meer aandacht zal krijgen.
De huidige lithium-ionbatterijen bestaan uit de kathode, een elektrolytoplossing, een separator en een anode. Het verschil met een solid-state batterij is dat de elektrolyt vast is. In feite zijn alle componenten en materialen solide, vandaar de term "solid state".
De eigenschappen van solid-state batterijen zijn afhankelijk van de gebruikte materialen, maar onderzoek tot nu toe laat een duidelijk potentieel zien op het gebied van veiligheid, weerstand tegen lekkage, weerstand tegen verbranding (vereenvoudigde koelstructuur), miniaturisatie, ontwerpflexibiliteit in termen van vorming direct contact van de cellaag, relatief lange levensduur van de ontladingscyclus, geen degradatie door goede hoge/lage temperatuureigenschappen, korte oplaadtijden, hoge energiedichtheid en hoge vermogensdichtheid.
In het verleden werd een lage vermogensdichtheid gezien als een zwak punt van solid-state batterijen, maar het Tokyo Institute of Technology en het onderzoeksteam van Toyota hebben gezamenlijk een solid-state batterij ontwikkeld met drie keer de vermogensdichtheid en tweemaal de energiedichtheid van bestaande lithium-ion batterijen. Wij geloven dat alle solid-state batterijen het potentieel hebben om de nadelen van elektrische voertuigen te overwinnen.
De belangrijkste effecten van solid-state batterijen op de auto-industrie zijn onder meer een versnelling van de marktintroductie van BEV en veranderingen in de toeleveringsketen van batterijen BEV. Zes BEV ICE-voertuigen zou vervangen, zouden er geen motoren, transmissies en aanverwante onderdelen nodig zijn, maar zou er een nieuwe behoefte zijn aan batterijen, omvormers, motoren en onderdelen die verband houden met deze systemen.
Voor conventionele auto-assembleurs, die motoren en aandrijflijnen in eigen huis produceren, is het een belangrijke bron van toegevoegde waarde om ervoor te zorgen dat ze de mogelijkheid hebben om volledig solid-state batterijen in eigen huis te ontwikkelen. Voor leveranciers zal het belangrijk zijn om elementaire technologieën te herzien om nieuwe componenten te ontwikkelen.
Als er een toename is in de acceptatie door de markt van BEVLandelijke regels voor zaken als belastingen, energiebeleid en hulpbronnen zullen waarschijnlijk ook veranderen.
Een omschakeling van vloeibare naar vaste lithium-ionbatterijen zou ook een omschakeling betekenen van vloeibare naar vaste elektrolyten en een vermindering van de behoefte aan separatoren, en er zou potentieel zijn voor het gebruik van nieuwe materialen voor kathoden en anodes.
De materialen die worden gebruikt in de volledig vastestofbatterijen die Toyota in de eerste helft van 2020 zal lanceren, zullen waarschijnlijk vergelijkbaar zijn met de materialen die momenteel worden gebruikt, en naarmate de productievolumes afnemen, zal de impact op de huidige toeleveringsketen waarschijnlijk ook groter zijn. klein. Als we echter materiële vooruitgang zien in de R&D-inspanningen, zullen volledig solid-state batterijen die beschikbaar zijn in de tweede helft van de jaren 2020 en 2030 waarschijnlijk disruptief zijn.
Er is sprake van een voorkeur voor i BEV, maar de huidige marktconsensus is dat we ons nu in een tijdperk van "diversificatie van de aandrijflijn" bevinden in plaats van het volwassen worden van BEV als zodanig. Wij zijn echter van mening dat als de inspanningen om de massaproductie van volledig vastestofbatterijen te ontwikkelen, succesvol zijn, het tijdperk van BEV het zou in de buurt kunnen zijn.
Toch zullen er een aantal problemen overwonnen moeten worden. Onderzoek en ontwikkeling gericht op massaproductie van alle solid-state batterijen is nog maar net begonnen, en in hoeverre de productiekosten zullen dalen is nog niet duidelijk. In theorie zou er een aanzienlijk kostenbesparingspotentieel moeten zijn gezien de vereenvoudiging van batterijpakketten en het gebruik van goedkope elektrodematerialen.
Aan de andere kant, als er meer dan verwachte vooruitgang wordt geboekt bij het verbeteren van de prestaties van lithium-ionbatterijen en grotere kostenbesparingen, kan de overgang naar volledig vastestofbatterijen worden vertraagd.
Ook bestaat het risico dat interesse in i BEV zelf kunnen vervagen als gevolg van ontwikkelingen in hybride elektrische voertuigen (HEV) en standaard ICE-voertuigen, het well-to-wheels-debat en de hernieuwde populariteit van dieselvoertuigen, wat zou kunnen betekenen dat de ontwikkelingsinspanningen voor alle vaste-stofbatterijen afnemen.
Vanuit het oogpunt van actieradius en de tijd die nodig is om waterstof te tanken, zijn brandstofcelvoertuigen een andere potentiële concurrent. Hoewel infrastructuurproblemen een probleem zijn, is er een aanzienlijk potentieel in termen van vervanging van fossiele brandstoffen en transport van energie.
KPMG's 2018 Global Automotive Executive Survey rangschikte brandstofcelvoertuigen als de belangrijkste trend tot 2025 en BEV op de 3e plaats volgens wereldwijde autobestuurders. In 2017 draaide dezelfde peiling de rollen om, met i BEV op de eerste plaats en brandstofcelvoertuigen op de derde plaats.
BlogInnovazione.it
Afgelopen maandag maakte de Financial Times een deal met OpenAI bekend. FT geeft licenties voor haar journalistiek van wereldklasse...
Miljoenen mensen betalen voor streamingdiensten en betalen maandelijkse abonnementskosten. De algemene mening is dat je…
Coveware by Veeam zal responsdiensten op het gebied van cyberafpersingsincidenten blijven leveren. Coveware zal forensische en herstelmogelijkheden bieden...
Voorspellend onderhoud zorgt voor een revolutie in de olie- en gassector, met een innovatieve en proactieve benadering van fabrieksbeheer.…
