Nowe podejście do akumulatorów samochodowych wkrótce zmieni pojazdy elektryczne

Firmy motoryzacyjne opracowują sposoby wbudowania ogniw paliwowych samochodu w jego ramę, dzięki czemu przejażdżki elektryczne są tańsze, bardziej przestronne i mogą osiągać zasięg 620 mil.

WAGA JEST JEDNAz największych zmor dla projektantów i inżynierów samochodów.Akumulatory są niezwykle ciężkie i gęste, a ponieważ silnik spalinowy szybko zbliża się do elektrycznej przyszłości, pytanie, jak poradzić sobie z dodatkową masą akumulatorów EV, staje się jeszcze ważniejsze.

Jeśli chcesz zbudować samochód elektryczny o lepszym zasięgu, włożenie większej baterii, aby zapewnić ten zasięg, niekoniecznie jest rozwiązaniem.Musiałbyś wtedy zwiększyć rozmiar hamulców, aby były w stanie zatrzymać cięższy samochód, a ze względu na większe hamulce potrzebujesz teraz większych kół, a waga wszystkich tych elementów wymagałaby silniejszej konstrukcji.To właśnie projektanci samochodów nazywają „spiralą ciężaru”, a problem z akumulatorami polega na tym, że wymagają one dźwigania ciężaru własnego tylko po to, by zasilić pojazd.

Ale co by było, gdybyś mógłzintegrowaćakumulator w konstrukcję samochodu, tak aby ogniwa spełniały podwójną rolę: zasilania pojazdu i pełniły rolę jego szkieletu?Właśnie nad tym pracują Tesla i chińskie firmy, takie jak BYD i CATL.Nowe projekty konstrukcyjne opracowane przez te firmy mają nie tylko zmienić sposób produkcji pojazdów elektrycznych, ale także zwiększyć zasięg pojazdów przy jednoczesnym obniżeniu kosztów produkcji.

Według Euana McTurka, konsultanta elektrochemika zajmującego się akumulatorami w firmie Plug Life Consulting, ponieważ technologie takie jak budowa akumulatorów typu ogniwo do opakowania, ogniwo do korpusu i ogniwo do podwozia umożliwiają wydajniejsze rozmieszczenie akumulatorów w samochodzie, znacznie zbliży nas do hipotetycznej idealnej baterii EV.„Najlepszy akumulator składałby się w 100 procentach z materiału aktywnego.To znaczy,każdyczęść akumulatora przechowuje i uwalnia energię” — mówi.

Tradycyjnie baterie EV wykorzystywały moduły ogniw, które są następnie łączone w pakiety.Firma BYD była pionierem w technologii „od ogniwa do opakowania”, która eliminuje etap modułu pośredniego i umieszcza ogniwa bezpośrednio w opakowaniu.Według Richiego Frosta, założyciela i dyrektora generalnego Sprint Power, „standardowe moduły mogą dobrze pasować do jednego opakowania, ale pozostawiają duże obszary„ zmarnowanej ” przestrzeni w innym opakowaniu.Usuwając ograniczenia modułu, liczbakomórki można zmaksymalizować w dowolnej obudowie”.

Tak więc technologia „od ogniwa do opakowania” pozwala na pominięcie elementów konstrukcyjnych modułu poza akumulatorem, co oznacza mniej zmarnowanej objętości.BYD jest również orędownikiem akumulatorów LFP (fosforanu litowo-żelazowego), które mają lepszą stabilność chemiczną i są tańsze w produkcji.Jednym z problemów jest to, że gęstość energii ogniw LFP nie jest tak dobra w porównaniu z ogniwami chemicznymi NCM (niklowo-kobaltowo-manganowymi) stosowanymi w pojazdach elektrycznych, takich jak Hyundai Kona Electric, Jaguar I-Pace i Volkswagen ID.Jednak konstrukcja typu „od ogniwa do opakowania” umożliwia firmie umieszczenie większej liczby ogniw w danej przestrzeni i zwiększenie gęstości do poziomu bliższego osiągalnemu w przypadku akumulatorów NCM.

Firma BYD z siedzibą w Shenzhen jest jednym z najbardziej zintegrowanych pionowo producentów pojazdów elektrycznych na świecie — co oznacza, że ​​produkuje akumulatory, wiele komponentów pojazdów i same samochody — ale tak naprawdę zaczynała jako firma produkująca akumulatory.Jego największym rywalem na chińskim rynku akumulatorów jest Contemporary Amperex Technology, firma, która w 2021 roku była największym na świecie producentem akumulatorów do pojazdów elektrycznych, z udziałem w rynku na poziomie 32,6 proc.Było to w dużej mierze spowodowane dominacją CATL na chińskim rynku z 52-procentowym udziałem.

CATL ma już fabrykę w Niemczech, wraz z fabryką akumulatorów o wartości 5 miliardów dolarów w budowie w Indonezji i planuje podobną inwestycję w USA.Własne inwestycje w wydobycie litu i kobaltu pomagają chronić firmę przed wahaniami cen surowców.Jednak jednym z kluczowych czynników globalnej ekspansji CATL będzie technologia ogniwo-podwozie, w której akumulator, podwozie i podwozie pojazdu elektrycznego są zintegrowane w jedną całość, całkowicie eliminując potrzebę stosowania oddzielnego zestawu akumulatorów w pojeździe.

Redystrybucja masy akumulatorów zwolni również miejsce w projekcie samochodu na przestronniejsze wnętrze, ponieważ projektanci nie będą już musieli podnosić podłogi pojazdu elektrycznego, aby schować ogniwa pod spodem w dużej płycie.Uwolnieni od tych wcześniejszych ograniczeń, ponieważ ogniwa mogą stanowić całe podwozie, producenci będą mogli wcisnąć więcej ogniw do każdego EV, zwiększając w ten sposób zasięg.

CATL szacuje, że produkowane seryjnie pojazdy tego projektu osiągną zasięg 1000 kilometrów (621 mil) na jednym ładowaniu, co stanowi 40-procentowy wzrost w porównaniu z konwencjonalnymi akumulatorami.