Technologie baterií pro elektromobily se neustále vyvíjí díky výzkumu a novému vývoji. Ale čeho se pravděpodobně dočkáme, když se baterie EV budou nadále vyvíjet?
Od rychlejší a bezdrátové technologie po recyklaci baterií, zde je to, co je možné!
6 EV bateriových inovací, které jsme mohli vidět
Polovodičové baterie
Značné množství výzkumu je zaměřeno na polovodičové baterie. Tyto typy baterií nahrazují tekutý nebo polymerní elektrolyt, který se nachází v současných lithium-iontových nebo lithium-polymerových bateriích, pevným materiálem. To by mohlo nabídnout několik výhod, včetně vyšší hustoty energie (což by mohlo prodloužit dojezd EV), zvýšené bezpečnosti (protože jsou méně náchylné k únikům a tepelnému úniku) a delší životnosti. Od roku 2021 do této technologie investovalo velké množství společností, včetně Toyota a QuantumScape.
Zlepšení hustoty energie baterie
Hustota energie (kolik energie lze uložit v daném prostoru) je kritickým faktorem pro baterie EV. Zlepšení hustoty energie může zvýšit dojezd EV nebo snížit hmotnost a velikost baterie pro stejný dojezd. Pro zvýšení hustoty energie se zkoumají nové chemické látky, jako je síra lithná, vzduch lithia a pokročilé lithium-ionty.
Technologie rychlého nabíjení
Neustále se snažíme zkracovat doby nabíjení baterií EV, aby byly srovnatelné s dobou potřebnou k natankování benzínu do auta. Výrobci baterií se toho snaží dosáhnout, aniž by byla ohrožena životnost baterií, která může být negativně ovlivněna vysokou rychlostí nabíjení.
Teplo je pro rychlé nabíjení značný problém. Když se baterie rychle nabije, může generovat velké množství tepla, které může časem způsobit poškození. Proto jsou efektivní chladicí systémy klíčovou součástí technologie rychlého nabíjení. Některé systémy používají chlazení vzduchem, ale systémy chlazení kapalinou jsou často účinnější při udržování nízkých teplot.
Probíhá výzkum různých metod ke zlepšení rychlého nabíjení. To zahrnuje nové konstrukce baterií, lepší techniky řízení teploty a pokročilé řídicí algoritmy, které mohou optimalizovat proces nabíjení. Zkoumají se například metody „pulzního nabíjení“, kdy je energie dodávána spíše v krátkých dávkách než ve stálém proudu.
Recyklace baterií a druhý život
S přibývajícími elektromobily roste i důležitost nakládání s použitými bateriemi. Probíhají snahy jak zlepšit recyklovatelnost baterií, tak najít využití „druhého života“ pro baterie, které již překročily hranici použitelnosti ve vozidle, ale stále mohou poskytovat hodnotu v méně náročných aplikacích, jako je stacionární skladování energie.
Recyklace baterií EV je složitá a relativně nákladná, částečně kvůli rozmanitosti používaných baterií. Například baterie od různých výrobců mohou mít různý design a používat různé materiály, takže je obtížné vyvinout univerzální recyklační proces, který by vyhovoval všem.
Metody recyklace zahrnovaly mechanické procesy (drcení a třídění), pyrometalurgické procesy (tavení) a hydrometalurgické procesy (loužení). Tyto tradiční metody však mají svá omezení, jako je vysoká spotřeba energie a nízká účinnost rekuperace. Přímá recyklace, jejímž cílem je obnovit katodové prášky v bateriích do jejich původního stavu, je slibným přístupem, který by mohl zlepšit účinnost a snížit spotřebu energie.
Snížená závislost na kobaltu
Kobalt je jedním z klíčových materiálů používaných v současných lithium-iontových bateriích. Je však drahý a často pochází z regionů s významnými obavami o lidská práva. V důsledku toho mnoho společností pracuje na technologiích baterií „bez kobaltu“.
Je známo, že Tesla a CATL (Contemporary Amperex Technology Co. Limited), jeden z největších výrobců lithium-iontových baterií pro automobily na světě, pracují na bateriích bez kobaltu nebo s redukovaným obsahem kobaltu.
Bezdrátové nabíjení
I když je bezdrátové nabíjení stále v rané fázi vývoje, mohlo by umožnit nabíjení bez námahy doma nebo dokonce možnost nabíjet za jízdy po vybavených silnicích.
Bezdrátové nabíjení, známé také jako indukční nabíjení, využívá elektromagnetická pole k přenosu energie mezi dvěma objekty. V kontextu elektrických vozidel to obvykle zahrnuje nabíjecí podložku na zemi a přijímač na spodní straně vozidla. Když je vozidlo zaparkováno nad podložkou, energie se bezdrátově přenáší z podložky do přijímače a poté do baterie vozidla. To eliminuje potřebu fyzického nabíjecího kabelu. Existuje však několik problémů:
- Efektivita: Bezdrátové nabíjení je obvykle méně účinné než kabelové nabíjení, což znamená, že nabíjení vozidla může trvat déle nebo spotřebovat více elektřiny k dodání stejného množství nabití. Pokroky v technologii však neustále zvyšují účinnost bezdrátového nabíjení.
- Náklady a infrastruktura: Bezdrátové nabíjecí systémy jsou v současnosti dražší než tradiční nabíjecí systémy a zavedení rozsáhlé infrastruktury bezdrátového nabíjení by bylo významným úkolem.
- Zarovnání: Pro efektivní přenos energie je zapotřebí přesné vyrovnání mezi nabíjecí podložkou a přijímačem. Některé systémy používají automatizované parkovací systémy nebo vizuální vodítka, které pomáhají dosáhnout tohoto zarovnání.
Tyto trendy naznačují budoucnost, kdy budou mít elektromobily delší dojezd, kratší dobu nabíjení, delší celkovou životnost baterie a menší dopad na životní prostředí. Přesné tempo, jakým k těmto zlepšením dojde, však závisí na různých faktorech, včetně vědeckých objevů, požadavků trhu, regulačních změn a dalších.
Pro více novinek a blogových příspěvků se podívejte na náš blog nebo nás sledujte na Instagramu a Facebooku, kde najdete nejnovější zprávy o prestižních autech.
Forza Finance | 22. prosince 2023
10 skvělých SUV pro tuto sezónu do lyžařské chaty
S příchodem zimního chladu láká kouzlo nedotčených sjezdovek. Pro ty, kteří plánují procházet zasněženou krajinou, aby dosáhli.
Forza Finance | 13. prosince 2023
Požádali jsme umělou inteligenci, aby vytvořila modely 2024 pro hlavní značky automobilů a výsledky jsou veselé
Předpovídání příští velké věci, pokud jde o auta, je vždy vzrušující. Ve Forza Finance jsme se rozhodli něco trochu udělat.
Forza Finance | 13. prosince 2023
Kdy se auto stane klasikou?
Půvab klasických vozů je nepopiratelný. Nejsou to jen vozidla; jsou to nadčasová umělecká díla, z nichž každé má svůj příběh.&.
Forza Finance | 14. listopadu 2023
Nejrychleji nabíjecí elektromobily v roce 2023
Vzhledem k tomu, že elektrická vozidla (EV) se na automobilovém trhu stále prosazují, je to jeden z nejkritičtějších faktorů ovlivňujících spotřebu.
Mezinárodní energetická agentura očekává, že celosvětový prodej elektromobilů dosáhne 14 milionů v roce 2023 a 28 milionů v roce 2024. Předpovídají, že do roku 2030 bude po celém světě jezdit 140 milionů elektromobilů. Vědci, inženýři a výrobci vyvíjejí novou technologii baterií, aby splnily požadavky – a aby byly elektromobily lehčí, efektivnější, dostupnější a schopné rychlejšího nabíjení.
Jak funguje lithium-iontová baterie?
Velmi zjednodušeně řečeno, lithium-iontové baterie ukládají a uvolňují energii prostřednictvím chemické reakce. Během této reakce se ionty lithia pohybují z jedné elektrody na druhou prostřednictvím kapalného elektrolytu, přičemž se buď uvolňují, nebo získávají elektrony. Nechejte baterii protékat proudem elektřiny a ta se „nabije“. Připojte svorky k obvodu a vybijí se.
Polovodičové baterie
Komerční lithium-iontové baterie obsahují tekutý nebo gelový elektrolyt. Pevné lithiové baterie místo toho používají pevný elektrolyt, což snižuje celkovou velikost a hmotnost baterií. Pevné lithiové baterie mají několik výhod oproti jejich kapalným protějškům:
- Zvýšená hustota energie: Polovodičové baterie mohou uchovat více energie na menším prostoru.
- Rychlejší nabíjení: Současné polovodičové baterie se mohou nabíjet přibližně dvakrát rychleji než tekuté baterie.
- Zvýšená bezpečnost: Nepřítomnost hořlavých kapalných elektrolytů snižuje riziko tepelného úniku, díky čemuž jsou polovodičové baterie bezpečnější.
Pevné lithiové baterie byly vyvíjeny od poloviny 1970. let, ale nebyly komerčně dostupné ve velkém množství. Toyota a Honda nedávno oznámily plány na výrobu polovodičových baterií spolu s americkým výrobcem baterií QuantumScape. Toyota tvrdí, že vyvinula průlom ve výrobě a doufá, že bude vyrábět elektromobily s lithiovými bateriemi v pevné fázi již v roce 2025. Honda doufá, že jejich nová technologie polovodičových baterií sníží hmotnost jejich baterií až o 50 %. Společnost QuantumScape nedávno oznámila, že bude vyrábět 5Ah polovodičovou lithiovou baterii, která by mohla být použita v bateriových sadách EV. Společnost tvrdí, že baterie vydrží 800 nabíjecích cyklů bez výrazné degradace.
Nissan také nedávno oznámil svůj projekt polovodičové lithiové baterie, o kterém tvrdí, že bude online někdy v roce 2028. A v roce 2022 GM oznámil, že investuje 7 miliard dolarů do technologie polovodičových baterií.
Toyota tvrdí, že jejich polovodičová baterie by mohla poskytnout elektromobilům dojezd až 1,200 745 km (10 mil) a nabít se asi za XNUMX minut. Ostatní výrobci slibují podobný dojezd a doby nabíjení, ale zatím neposkytli reálná data.
Lithium-Sirné baterie
Většina dnešních lithium-iontových baterií používá kobalt, drahý a potenciálně nebezpečný prvek, který je dostupný jen na několika místech na Zemi. Výrobci baterií hledají alternativy ke kobaltu, aby se vyhnuli přerušení dodavatelského řetězce a snížili náklady. Mnoho z největších světových kobaltových dolů v Demokratické republice Kongo má také nebezpečné pracovní podmínky, které ohrožují životy desítek tisíc horníků. Snížení nebo odstranění použití kobaltu v lithium-iontových bateriích má mnoho výhod. Lithium-sírové baterie eliminují potřebu kobaltu nebo niklu, což je další vzácný prvek. Nabízejí mnoho výhod oproti lithium-kobaltovým bateriím, včetně:
- Vyšší hustota energie: Lithium-sirné baterie mohou potenciálně uchovat více energie a nabídnout tak větší dojezd.
- Nižší náklady: Síra je hojná a levnější než mnoho jiných materiálů pro baterie, což potenciálně snižuje výrobní náklady.
- Výhody pro životní prostředí: Lithium-sírové baterie využívají méně toxických materiálů, díky čemuž jsou šetrnější k životnímu prostředí.
Lithium-sírové baterie však čelí výzvám, jako je kratší životnost a problémy se stabilitou síry. Výzkumníci aktivně pracují na překonání těchto překážek a uvedení lithium-sírových baterií na hlavní trh EV. Výzkumníci z Argonne National Laboratory nedávno oznámili velký průlom v chemii lithium-sirných baterií a odhalili klíčový chemický proces, který stabilizuje sirnou katodu. Vědci doufají, že v budoucnu dokážou tento proces zdokonalit a vyrábět lithium-sírové baterie s delší životností a vyšší energetickou hustotou.
Sodno-iontové baterie
Lithium-iontové baterie všech forem jsou oblíbené po desetiletí díky své hustotě výkonu a výstupnímu výkonu. Ale alternativní chemie baterií získává na popularitě, protože lithiová ruda se těží hůře a napájecí linky lithia jsou namáhány rostoucí poptávkou. Sodík leží těsně pod lithiem v periodické tabulce a má podobné vlastnosti, ale je mnohem běžnější a snadněji zpracovatelný. Sodík-iontové baterie slibují, že dodají většinu toho, co dodávají lithiové baterie, ale za mnohem nižší cenu.
Sodno-iontové baterie se vyvíjejí více než 50 let, ale až donedávna nebyly komerčně vyvíjeny. V minulosti nebyly sodno-iontové baterie schopny odpovídat energetické hustotě lithium-iontových baterií, byly těžší a rychleji se kazily. Nyní se některé sodíko-iontové baterie blíží energetické hustotě lithium-iontových baterií a čínští výrobci CATL a BYD plánují uvést na trh auta se sodíkově-iontovými bateriemi koncem roku 2023. CATL plánuje zahájit masovou výrobu sodíkových iontových baterií koncem roku 2023.
Sodíkové iontové baterie pravděpodobně v dohledné době nenahradí lithium-iontové baterie, ale mohly by být v budoucnu použity v levnějších EV a pro skladování v síti.
Lepší baterie, rychlejší nabíjení
Mnoho baterií nové generace slibuje rychlejší nabíjení než současné baterie. Zlepšení technologie baterií je zásadní pro zlepšení doby nabíjení, díky čemuž jsou elektromobily pohodlnější pro řidiče kdekoli. Svět rychle buduje infrastrukturu pro rychlé nabíjení, aby zajistil, že řidiči budou moci své elektromobily používat na cokoli, od každodenního dojíždění až po výlety. Stejná infrastruktura rychlého nabíjení bude klíčová pro elektrická užitková vozidla přepravující zboží mezi městy.
Ve společnosti Tritium spolupracujeme s výrobci elektrických vozidel, abychom zajistili, že naše nabíječky budou bezchybně fungovat s nejnovější technologií baterií a provedeme testování interoperability vozidel v našich závodech po celém světě. Chcete-li se dozvědět více o našich škálovatelných, modulárních rychlých nabíječkách, přečtěte si naše rychlé nabíječky PKM150.
Pokud budujete světovou infrastrukturu pro rychlé nabíjení nebo máte zájem s námi spolupracovat na testování vašich nejnovějších elektromobilů před uvedením na trh, kontaktujte jednoho z našich odborníků ještě dnes.
