Toyota nedávno oznámila novou továrnu na akumulátorová elektrická vozidla, která zahájí výrobu nových modelů v roce 2026. Nejenže budou tyto vozy navrženy a vyrobeny jinak, ale budou poháněny řadou nových, vyspělých baterií.
Byly odhaleny detaily čtyř baterií nové generace, které demonstrují nejmodernější pokroky v kapalných i pevných elektrolytech. Toyota také předznamenala další pokrok s technologií baterií s pevným elektrolytem.
Takero Kato, prezident nového výrobního závodu, uvedl na Pojďme změnit budoucnost automobilů workshopu, že tyto modely nové generace budou představovat 1.7 milionu z 3.5 milionu BEV, které Toyota očekává celosvětově prodávat do roku 2030. Zdůraznil také, že řada bateriových technologií bude klíčem k oslovení širší zákaznické základny.
„Budeme potřebovat různé možnosti pro baterie, stejně jako máme různé typy motorů. Je důležité nabízet bateriová řešení kompatibilní s různými modely a potřebami zákazníků,“ řekl.
Vylepšený výkon baterií s tekutým elektrolytem
Kapalné elektrolyty jsou současnou hlavní technologií baterií pro BEV. Toyota pracuje na všestranných vylepšeních, včetně vyšší hustoty energie, konkurenceschopnosti nákladů a rychlosti nabíjení.
Ve vývoji jsou tři hlavní typy baterií: Výkonné, Popularizované a Vysoce výkonné.
1. Výkon (lithium-ion): Lithium-iontová baterie Performance, která má být představena u příští generace BEV Toyota od roku 2026, zvýší dojezd na více než 800 km (497 mil), v kombinaci s vylepšenou aerodynamikou vozidla a sníženou hmotností vozidla.
Očekává se, že baterie Performance také nabídne: –
- 20procentní snížení nákladů ve srovnání se současnou Toyotou bZ4X BEV
- Rychlá doba nabíjení 20 minut nebo méně pro SOC 10 – 80 procent
2. Popularizace (lithium-železo fosfát): Toyota vyvíjí vysoce kvalitní, levnější baterie, aby zákazníkům poskytla řadu možností, podobných těm, které mají dnes u různých pohonných jednotek.
Popularizační baterie je konstruována pomocí bipolární technologie, kterou Toyota propagovala pro své nikl-metal-hydridové (NiMH) baterie, v kombinaci s levným fosforečnanem lithným a železem (LiFePo) jako základním materiálem. Toyota očekává, že se baterie dostane na trh v letech 2026-27.
Očekává se, že nabídne: –
- 20procentní nárůst dojezdu ve srovnání se současnou Toyotou bZ4X
- 40procentní snížení nákladů ve srovnání se současnou Toyotou bZ4X
- Doba rychlého nabíjení 30 minut nebo méně pro SOC (stav nabití) 10 – 80 procent
Obrázek: srovnání monopolární a bipolární struktury
3. Vysoký výkon (lithium-ion): Toyota také vyvíjí vysoce výkonnou baterii, která kombinuje bipolární strukturu s lithium-iontovou chemií a vysoce niklovou katodou pro dosažení jízdního dosahu více než 1,000 621 km (XNUMX mil), v kombinaci s vylepšenými aerodynamika a snížená hmotnost vozu.
Očekává se, že vysoce výkonná baterie nabídne: –
- Dalších 10 procent snížení nákladů ve srovnání s baterií Performance
- Doba rychlého nabíjení 20 minut nebo méně pro SOC 10 – 80 procent
- Předpokládané uvedení na trh v roce 2027/28
Průlom s polovodičovými bateriemi
Pevné baterie byly dlouho považovány za potenciální změnu hry pro BEV. Toyota udělala průlom ve snaze zlepšit odolnost této technologie.
Pevné lithium-iontové baterie Toyota mají pevný elektrolyt, který umožňuje rychlejší pohyb iontů a větší toleranci vysokého napětí a teplot. Díky těmto vlastnostem jsou baterie vhodné pro rychlé nabíjení a vybíjení a dodávání energie v menší podobě.
Až dosud byla kompromisem očekávaná kratší životnost baterie, ale nedávné pokroky Toyoty tuto výzvu překonaly a společnost se zaměřila na uvedení polovodičových baterií do sériové výroby. Cílem je, aby byly baterie připraveny pro komerční použití do roku 2027/28.
Tato technologie byla původně navržena pro zavedení do hybridních elektrických vozidel (HEV), ale nyní se Toyota primárně zaměřuje na její použití v příští generaci BEV.
Očekává se, že první polovodičová baterie Toyota nabídne: –
- 20procentní nárůst dojezdu ve srovnání s baterií Performance (přibližně 1,000 621 km/XNUMX mil)
- Rychlé nabíjení 10 minut nebo méně pro SOC 10 – 80 procent
Další činnost v oblasti technologie solid-sate
Toyota již vyvíjí li-ion polovodičovou baterii vyšší specifikace, jejímž cílem je 50% zlepšení cestovního dojezdu ve srovnání s baterií Performance.
Optimalizace výšky baterie pro zlepšení dosahu
Aerodynamika hraje klíčovou roli při určování dojezdu všech vozidel, takže při snaze o maximalizaci dojezdu BEV se zaměřujeme na snížení nebo optimalizaci koeficientu aerodynamického odporu (Cd).
Toyota jde ještě o krok dále tím, že se zaměřuje na CdA – koeficient aerodynamického odporu vynásobený A, přední oblastí vozidla, protože multiplikační efekt přední oblasti má mnohem větší vliv na dojezd.
Výška baterie je pro Toyotu zásadní. Baterie je obvykle umístěna pod podlahou vozidla, což může vést ke zvýšení celkové výšky vozidla. To zase bude mít neúměrný, znásobený účinek na CdA a následně na dojezd vozidla.
Pokud lze snížit výšku baterie, pak lze snížit celkovou výšku vozidla, zlepšit CdA a zvýšit celkový dojezd.
Baterie v dnešní Toyotě bZ4X je vysoká asi 150 mm. Toyota plánuje snížit výšku baterie na 120 mm – a na 100 mm v případě vysoce výkonných sportovních modelů, kde je také žádoucí nízký bok.
Stáhněte si tuto verzi níže ve formátu PDF
Toyota představuje plán vyspělých technologií baterií
Obrázky jsou chráněny autorským právem pouze pro redakční účely
Roula Khalaf, redaktorka FT, vybírá své oblíbené příběhy v tomto týdenním zpravodaji.
Toyota říká, že je blízko k tomu, aby mohla vyrábět polovodičové baterie nové generace stejným tempem jako stávající baterie pro elektromobily, což je milník v globálním závodě o komercializaci této technologie.
Jeho pokrok ve výrobní technologii následuje po „průlomu“ v materiálech baterií, které si největší světový výrobce automobilů nedávno nárokoval podle prodaných vozidel. To by Toyotě umožnilo masově vyrábět polovodičové baterie do roku 2027 nebo 2028.
Polovodičové baterie jsou průmyslovými odborníky dlouho ohlašovány jako potenciální „změna hry“, která by mohla řešit problémy s EV bateriemi, jako je doba nabíjení, kapacita a riziko vznícení.
Pokud bude úspěšná, Toyota očekává, že její elektromobily poháněné polovodičovými bateriemi budou mít dojezd 1,200 km – více než dvojnásobek dojezdu jejích současných elektromobilů – a dobu nabíjení 10 minut nebo méně.
Ale výroba polovodičových baterií ve velkých objemech je nákladná a obtížná, přičemž Goldman Sachs varuje před „poměrně těžkou cestou k rozšiřování v nadcházejícím desetiletí“.
Problémy zahrnují extrémní citlivost baterií na vlhkost a kyslík, stejně jako mechanický tlak potřebný k jejich udržení pohromadě, aby se zabránilo tvorbě dendritů, kovových vláken, která mohou způsobit zkrat.
Podle Toyoty je jednou z nejkritičtějších a nejobtížnějších technologií pro sériovou výrobu proces montáže, při kterém je potřeba rychle a přesně skládat vrstvy katodových anodových článků, aniž by došlo k poškození materiálů.
Na otázku, zda je Toyota nyní schopna vyrábět polovodičové baterie stejnou rychlostí jako současné lithium-iontové baterie, inženýr Toyoty řekl: „Pokud jde o rychlost stohování, jsme téměř tam. Chystáme se zavést větší objemy a zkontrolovat kvalitu.“
Toyota v září vzala novináře, analytiky a investory na prohlídku svého závodu Teiho v prefektuře Aichi, kde se společnost chystá vyrábět ve velkém množství polovodičové baterie.
Prohlídka závodu následovala po červnovém workshopu, na kterém společnost tvrdila, že našla „řešení pro materiály“, které by prodloužily životnost baterií a zajistily stabilní výkon.
Toyota minulý týden oznámila partnerství s energetickou skupinou Idemitsu Kosan s cílem společně vyvinout a vyrobit polovodičový bateriový materiál nazvaný sulfidový pevný elektrolyt, o kterém společnosti uvedly, že je nejslibnější při řešení problému životnosti.
Časové rozvrhy vývoje byly v minulosti opakovaně odsouvány, takže mnoho analytiků bylo skeptických ohledně toho, zda bude Toyota schopna dosáhnout svého nejnovějšího cíle komercializace.
Navzdory rostoucí důvěře ve výrobní technologie vedoucí pracovníci Toyoty přiznávají, že společnost stále potřebuje zlepšit způsob, jakým zajišťuje kvalitu materiálů baterií, když jsou vyráběny ve velkých objemech.
Na tiskové konferenci minulý týden prezident Toyoty Koji Sato také připustil, že objem výroby polovodičových baterií bude pravděpodobně malý, až je společnost zavede do elektrických vozidel již v roce 2027. „Považuji za nejdůležitější v tuto chvíli je vyslat [solid-state baterie] do světa a odtamtud zvážíme rozšíření objemu,“ řekl.
V poslední době zaznamenaly pokrok i další společnosti. Čínský výrobce baterií CATL odhalil, že se připravuje na sériovou výrobu svých polotuhých baterií do konce roku, zatímco jihokorejský Samsung SDI dokončil plně automatizovanou pilotní linku pro polopevné baterie.
