Artikels

Markinnovasies: Vastetoestandbatterye

Die oplewing in battery elektriese voertuie (BEV) is die resultaat van ideale wat deur regerings, regulasies en sake-etiek bevorder word. Tot dusver is daar niemand nie BEV wat in staat is om verbruikersbehoeftes te voorsien op dieselfde manier as 'n binnebrandenjin (ICE) voertuig, en gebaseer op padkaarte wat deur motorvervaardigers aangekondig is, is daar geen teken dat een teen 2030 sal verskyn nie.

Caratteristiche

Dit is nie 'n maklike taak om 'n BEV wat, soos huidige ICE-voertuie, in drie minute aangevul kan word, 'n reikafstand van 1.000 10 km op 'n vol tenk het, voordeel trek uit voldoende infrastruktuur en maklik vir ten minste XNUMX jaar bedryf kan word. Die opkoms van alle vaste toestand batterye kan egter die huidige situasie ontwrig en die markaanneming van BEV.

Wanneer litiumioonbatterye, wat wyd in slimfone en ander geminiaturiseerde elektroniese toestelle gebruik word, in motortoepassings gebruik word, stel dit veel hoër eise aan veiligheid en batterylewe.

Terselfdertyd is daar 'n afweging tussen verbeterings in omvang, wat in wese 'n toename in energiedigtheid vereis, en veiligheid/duursaamheid. Hierdie afweging is die hoofrede waarom die werkverrigting van huidige litium-ioonbatterye as 'n moontlik onoorkomelike hindernis vir die verhoogde markopname van elektriese voertuie beskou word.

Vastetoestandbatterye het die potensiaal om hierdie probleme te oorkom. Vaste toestand batterye het 'n lang geskiedenis. Vaste elektroliete is in die 70's ontwikkel, maar onvoldoende ioniese geleidingsvermoë het hul toepassing beperk. Vaste elektroliete met soortgelyke of beter ioniese geleidingsvermoë as vloeibare elektroliete is egter onlangs ontdek, wat navorsing en ontwikkelingspogings versnel.

Die beelde in hierdie artikel is met midJourney gegenereer

Die motorvervaardigers

By die 2017 Tokio-motorskou het Toyota 'n teiken vir kommersialisering van BEV heeltemal vaste toestand in die eerste helfte van die 20's. Alhoewel die eerste generasie van BEV wat vastestofbatterye sal gebruik wat na verwagting deur Toyota bekendgestel sal word, slegs 'n beperkte produksievolume sal hê, sal die maatskappy se aankondiging ongetwyfeld meer pogings deur baie maatskappye, navorsers en regeringsentiteite aanspoor in die ontwikkeling van alle vastestofbatterye .

Volkswagen, Hyundai Motor en Nissan Motor het almal beleggings in beginnermaatskappye aangekondig, so ons glo dit is 'n onderwerp wat waarskynlik sal baat by baie groter aandag.

Potensiaal van vaste toestand batterye

Huidige litiumioonbatterye bestaan ​​uit die katode, 'n elektrolietoplossing, 'n skeier en 'n anode. Die verskil in 'n vaste toestand battery is dat die elektroliet solied is. Trouens, alle komponente en materiale is solied, vandaar die "vaste toestand" terminologie.

Die eienskappe van vastestofbatterye hang af van die materiale wat gebruik word, maar navorsing tot op datum toon 'n duidelike potensiaal in terme van veiligheid, weerstand teen lekkasie, weerstand teen brand (vereenvoudigde verkoelingstruktuur), miniaturisering, ontwerp buigsaamheid in terme van formasie direkte kontak van diesellaag, relatief lang ontladingsikluslewe, geen agteruitgang as gevolg van goeie hoë/lae temperatuur eienskappe, kort laaitye, hoë energiedigtheid en hoë drywingsdigtheid.

In die verlede is lae kragdigtheid as 'n swakheid van vastestofbatterye beskou, maar die Tokyo Institute of Technology en Toyota se navorsingspan het gesamentlik 'n vastestofbattery ontwikkel met drie keer die kragdigtheid en twee keer die energiedigtheid van bestaande litium-ioon batterye. Ons glo dat alle vastestofbatterye die potensiaal het om die nadele van elektriese voertuie te oorkom.

Impak van markpenetrasie van vastestofbatterye

Die groot impak van vastestaatbatterye op die motorbedryf sluit in 'n versnelling in die markopname van BEV en veranderinge in die batteryvoorsieningsketting BEV. Ses BEV ICE-voertuie sou vervang, sou daar geen behoefte aan enjins, transmissies en verwante onderdele wees nie, maar daar sou 'n nuwe behoefte wees aan batterye, omsetters, motors en onderdele wat met hierdie stelsels verband hou.

Vir konvensionele motorsamestellers, wat enjins en dryfbane in die huis vervaardig, is dit 'n belangrike bron van toegevoegde waarde om seker te maak dat hulle die vermoë het om alle vaste toestand batterye in die huis te ontwikkel. Vir verskaffers sal dit belangrik wees om elementêre tegnologieë te hersien om nuwe komponente te ontwikkel.

As daar 'n toename in markaanneming van BEVLandwye reëls wat dinge soos belasting, energiebeleid en hulpbronne reguleer, sal waarskynlik ook verander.

'n Oorskakeling van vloeibare na vaste toestand litium-ioonbatterye sou ook 'n oorskakeling van vloeibare na vaste elektroliete beteken en 'n afname in die behoefte aan skeiers, en daar sou potensiaal wees vir die gebruik van nuwe materiale vir katodes en anodes.

Die materiaal wat gebruik word in die volvaste-staat batterye wat Toyota in die eerste helfte van 2020 sal bekendstel, sal waarskynlik soortgelyk wees aan dié wat tans gebruik word, en namate produksievolumes verminder word, sal die impak op die huidige voorsieningsketting waarskynlik ook wees. klein. As ons egter wesenlike vordering in R&D-pogings sien, sal alle vaste toestandbatterye wat in die tweede helfte van die 2020's en 2030's beskikbaar is, waarskynlik ontwrigtend wees.

Die beelde in hierdie artikel is met midJourney gegenereer

Hindernisse vir die markopname van vastestofbatterye

Daar is sprake van 'n vooroordeel teenoor i BEV, maar die huidige markkonsensus is dat ons nou in 'n era van "dryfkragdiversifikasie" is eerder as die mondigwording van BEV as sulks. Ons glo egter dat indien pogings om massaproduksie van volvaste-toestand batterye te ontwikkel suksesvol is, die era van BEV dit kan naby wees.

Tog sal 'n aantal probleme oorkom moet word. Navorsing en ontwikkeling gemik op massaproduksie van alle vastestofbatterye het pas begin, en in watter mate produksiekoste gaan daal, is nog nie duidelik nie. In teorie behoort daar aansienlike kosteverminderingspotensiaal te wees gegewe die vereenvoudiging van batterypakke en die gebruik van laekoste-elektrodemateriaal.

Aan die ander kant, as daar groter as verwagte vordering is met die verbetering van die werkverrigting van litium-ioonbatterye en groter kosteverminderings, kan die oorgang na volharde-toestand-batterye vertraag word.

Toekoms

Daar is ook die risiko dat belangstelling in i BEV hulself kan vervaag as gevolg van ontwikkelings in hibriede elektriese voertuie (HEV) en standaard ICE-voertuie, die goed-tot-wiel-debat en die hernieude gewildheid van dieselvoertuie, wat kan beteken dat ontwikkelingspogings vir alle batterye se vaste toestand verswak.

Uit die oogpunt van reikafstand en die tyd wat nodig is om met waterstof brandstof te vul, is brandstofselvoertuie nog 'n potensiële mededinger. Alhoewel infrastruktuurkwessies 'n probleem is, is daar aansienlike potensiaal in terme van die vervanging van fossielbrandstowwe en die vervoer van energie.

KPMG se 2018 Global Automotive Executive Survey het brandstofselvoertuie as die belangrikste sleutelneiging deur 2025 en BEV 3de gerangskik volgens globale motorbestuurders. In 2017 het dieselfde peiling die tafel gedraai, met i BEV in die eerste plek en brandstofselvoertuie in die derde plek.

BlogInnovazione.it

Innovasie nuusbrief
Moenie die belangrikste nuus oor innovasie mis nie. Registreer om hulle per e-pos te ontvang.

Onlangse artikels

Innoverende ingryping in Augmented Reality, met 'n Apple-kyker by die Catania Polikliniek

'n Oftalmoplastie-operasie met die Apple Vision Pro-kommersiële kyker is by die Catania Polikliniek uitgevoer ...

3 Mei 2024

Die voordele van inkleurbladsye vir kinders - 'n wêreld van magie vir alle ouderdomme

Die ontwikkeling van fyn motoriese vaardighede deur inkleur berei kinders voor vir meer komplekse vaardighede soos skryf. Om in te kleur...

2 Mei 2024

Die toekoms is hier: hoe die verskepingsbedryf die wêreldekonomie revolusioneer

Die vlootsektor is 'n ware globale ekonomiese moondheid, wat na 'n 150 miljard-mark navigeer het ...

1 Mei 2024

Uitgewers en OpenAI onderteken ooreenkomste om die vloei van inligting wat deur Kunsmatige Intelligensie verwerk word, te reguleer

Verlede Maandag het die Financial Times 'n ooreenkoms met OpenAI aangekondig. FT lisensieer sy wêreldklas-joernalistiek ...

30 April 2024