Inovacionet e tregut: Bateritë në gjendje të ngurtë

Bumi në automjetet elektrike me bateri (BEV) është rezultat i idealeve të promovuara nga qeveritë, rregulloret dhe etika e biznesit. Deri tani nuk ka njeri BEV i aftë për të përmbushur nevojat e konsumatorit në të njëjtën mënyrë si një automjet me motor me djegie të brendshme (ICE) dhe bazuar në udhërrëfyesit e shpallur nga prodhuesit e automjeteve, nuk ka asnjë shenjë se një i tillë do të shfaqet deri në vitin 2030.

Caratteristiche

Nuk është një detyrë e lehtë për të zhvilluar një BEV të cilat, si automjetet aktuale ICE, mund të furnizohen me karburant në tre minuta, kanë një distancë prej 1.000 km me një rezervuar të plotë, përfitojnë nga një infrastrukturë e mjaftueshme dhe mund të përdoren lehtësisht për të paktën 10 vjet. Megjithatë, shfaqja e baterive në gjendje të ngurtë mund të prishë situatën aktuale dhe të përshpejtojë në masë të madhe adoptimin në treg të BEV.

Kur bateritë litium-jon, të përdorura gjerësisht në telefonat inteligjentë dhe pajisje të tjera elektronike të miniaturës, përdoren në aplikacionet e automobilave, ato vendosin kërkesa shumë më të larta për sigurinë dhe jetëgjatësinë e baterisë.

Në të njëjtën kohë, ekziston një shkëmbim ndërmjet përmirësimeve në rreze, të cilat në thelb kërkojnë një rritje të densitetit të energjisë dhe sigurisë/qëndrueshmërisë. Ky kompromis është arsyeja kryesore pse performanca e baterive aktuale të litium-jonit shihet si një pengesë e pakapërcyeshme për rritjen e përdorimit të automjeteve elektrike në treg.

Bateritë në gjendje të ngurtë kanë potencialin për të kapërcyer këto probleme. Bateritë në gjendje të ngurtë kanë një histori të gjatë. Elektrolitët e ngurtë u zhvilluan në vitet 70, por përçueshmëria e pamjaftueshme jonike e kufizoi aplikimin e tyre. Megjithatë, kohët e fundit janë zbuluar elektrolite të ngurta me përçueshmëri jonike të ngjashme ose superiore me elektrolitet e lëngëta, duke përshpejtuar përpjekjet e kërkimit dhe zhvillimit.

Prodhuesit e makinave

Në Motor Show 2017 në Tokio, Toyota njoftoi një objektiv për komercializimin e BEV tërësisht në gjendje të ngurtë në gjysmën e parë të viteve 20. Edhe pse gjenerata e parë e BEV e cila do të përdorë bateritë në gjendje të ngurtë që pritet të lançohet nga Toyota do të ketë vetëm një vëllim të kufizuar prodhimi, njoftimi i kompanisë padyshim do të nxisë më shumë përpjekje nga shumë kompani, studiues dhe entitete qeveritare në zhvillimin e të gjitha baterive në gjendje të ngurtë. .

Volkswagen, Hyundai Motor dhe Nissan Motor kanë njoftuar të gjitha investime në kompanitë fillestare, kështu që ne besojmë se kjo është një temë që ka të ngjarë të përfitojë nga vëmendja e shtuar.

Potenciali i baterive në gjendje të ngurtë

Bateritë aktuale të litium-jonit përbëhen nga katoda, një zgjidhje elektrolite, një ndarës dhe një anodë. Dallimi në një bateri në gjendje të ngurtë është se elektroliti është i ngurtë. Në fakt, të gjithë përbërësit dhe materialet janë të ngurta, prandaj terminologjia "gjendje e ngurtë".

Vetitë e baterive në gjendje të ngurtë varen nga materialet e përdorura, por hulumtimet e deritanishme zbulojnë një potencial të qartë për sa i përket sigurisë, rezistencës ndaj rrjedhjeve, rezistencës ndaj djegies (struktura e thjeshtuar e ftohjes), miniaturizimit, fleksibilitetit të projektimit në drejtim të formimit të kontaktit të drejtpërdrejtë të shtresa e qelizave, jetëgjatësia relativisht e gjatë e ciklit të shkarkimit, pa degradim për shkak të vetive të mira të temperaturës së lartë/të ulët, kohëve të shkurtra të ngarkimit, densitetit të lartë të energjisë dhe densitetit të lartë të energjisë.

Në të kaluarën, densiteti i ulët i energjisë është parë si një dobësi e baterive në gjendje të ngurtë, por Instituti i Teknologjisë së Tokios dhe ekipi hulumtues i Toyota-s kanë zhvilluar së bashku një bateri në gjendje të ngurtë me tre herë më të madhe densitetin e energjisë dhe dyfishin e densitetit të energjisë se ekzistuese. bateri litium-jon. Ne besojmë se të gjitha bateritë në gjendje të ngurtë kanë potencialin për të kapërcyer disavantazhet e automjeteve elektrike.

Ndikimi i depërtimit në treg të baterive në gjendje të ngurtë

Ndikimet kryesore të baterive në gjendje të ngurtë në industrinë e automobilave përfshijnë një përshpejtim në marrjen e tregut të BEV dhe ndryshimet në zinxhirin e furnizimit të baterive BEV. Gjashtë BEV do të zëvendësonte automjetet ICE, nuk do të kishte nevojë për motorë, transmisione dhe pjesë të ngjashme, por do të kishte një nevojë të re për bateri, inverterë, motorë dhe pjesë që lidhen me këto sisteme.

Për montuesit konvencionalë të automobilave, të cilët prodhojnë motorë dhe mjete lëvizëse në shtëpi, sigurimi që ata kanë aftësinë për të zhvilluar bateritë në gjendje të ngurtë në shtëpi është një burim i rëndësishëm i vlerës së shtuar. Për furnizuesit, do të jetë e rëndësishme të rishikohen teknologjitë elementare për të zhvilluar komponentë të rinj.

Nëse ka një rritje në adoptimin e tregut të BEVRregullat mbarëkombëtare që rregullojnë gjëra të tilla si taksat, politika energjetike dhe burimet gjithashtu ka të ngjarë të ndryshojnë.

Një kalim nga bateritë litium-jonike të lëngshme në gjendje të ngurtë do të nënkuptonte gjithashtu një kalim nga elektrolitë të lëngshëm në të ngurtë dhe një ulje të nevojës për ndarës, dhe do të kishte potencial për përdorimin e materialeve të reja për katoda dhe anoda.

Materialet e përdorura në bateritë në gjendje të ngurtë që Toyota do të lançojë në gjysmën e parë të vitit 2020 ka të ngjarë të jenë të ngjashme me ato të përdorura aktualisht, dhe ndërsa vëllimet e prodhimit janë zvogëluar, ndikimi në zinxhirin aktual të furnizimit ka të ngjarë të jetë gjithashtu. të vogla. Sidoqoftë, nëse shohim përparim material në përpjekjet për K&Zh, bateritë e gjendjes së ngurtë të disponueshme në gjysmën e dytë të viteve 2020 dhe 2030 ka të ngjarë të jenë shkatërruese.

Barrierat për marrjen në treg të baterive në gjendje të ngurtë

Është folur për një anshmëri ndaj i BEV, por konsensusi aktual i tregut është se ne jemi tani në një epokë të "diversifikimit të rrymës" dhe jo në moshën e moshës BEV si i tillë. Megjithatë, ne besojmë se nëse përpjekjet për të zhvilluar prodhimin masiv të baterive në gjendje të ngurtë janë të suksesshme, epoka e BEV mund të jetë afër.

Megjithatë, një sërë problemesh duhet të kapërcehen. Kërkimi dhe zhvillimi që synon prodhimin masiv të të gjitha baterive në gjendje të ngurtë sapo ka filluar dhe deri në çfarë mase do të ulen kostot e prodhimit nuk është ende e qartë. Në teori, duhet të ketë një potencial të konsiderueshëm reduktimi të kostos duke pasur parasysh thjeshtimin e paketave të baterive dhe përdorimin e materialeve të elektrodave me kosto të ulët.

Nga ana tjetër, nëse ka përparim më të madh se sa pritej në përmirësimin e performancës së baterive litium-jon dhe reduktime më të mëdha të kostos, kalimi në bateritë në gjendje të ngurtë mund të vonohet.

E ardhme

Ekziston edhe rreziku që interesi për i BEV Vetë mund të zbehet për shkak të zhvillimeve në automjetet elektrike hibride (HEV) dhe automjetet standarde ICE, debati për rrotat dhe ripërtëritja e popullaritetit të automjeteve me naftë, gjë që mund të nënkuptojë dobësimin e përpjekjeve zhvillimore për të gjitha bateritë në gjendje solide.

Nga pikëpamja e diapazonit dhe koha e nevojshme për të furnizuar me hidrogjen, automjetet me qeliza karburanti janë një tjetër konkurrent i mundshëm. Ndërsa çështjet e infrastrukturës janë një problem, ka potencial të konsiderueshëm në drejtim të zëvendësimit të lëndëve djegëse fosile dhe transportit të energjisë.

Anketa Globale Ekzekutive e Automobilizmit 2018 e KPMG i renditi automjetet me qeliza karburanti si tendenca kryesore deri në vitin 2025 dhe BEV renditet e treta sipas drejtuesve globalë të automobilave. Në vitin 3, i njëjti sondazh përmbysi tabelat, me i BEV në vendin e parë dhe automjetet me qeliza karburanti në vendin e tretë.

BlogInnovazione.it