Иновации на пазарот: Батерии во цврста состојба

Бумот на електричните возила со батерии (BEV) е резултат на идеалите промовирани од владите, регулативите и деловната етика. Засега нема никој BEV способни да ги задоволат потребите на потрошувачите на ист начин како возило со мотор со внатрешно согорување (ICE), и врз основа на најавените патокази од производителите на автомобили, нема знаци дека таков ќе се појави до 2030 година.

Карактеристики

Не е лесна задача да се развие а BEV кои, како и сегашните возила ICE, можат да се наполнат со гориво за три минути, имаат опсег од 1.000 km со полн резервоар, имаат корист од доволна инфраструктура и лесно можат да се користат најмалку 10 години. Сепак, појавата на батерии со целосно цврста состојба може да ја наруши моменталната ситуација и во голема мера да го забрза усвојувањето на пазарот на BEV.

Кога литиум-јонските батерии, широко користени во паметни телефони и други минијатуризирани електронски уреди, се користат во автомобилски апликации, тие поставуваат многу поголеми барања за безбедност и траење на батеријата.

Во исто време, постои компромис помеѓу подобрувањата во опсегот, кои во суштина бараат зголемување на густината на енергијата и безбедноста/трајноста. Овој компромис е главната причина зошто перформансите на сегашните литиум-јонски батерии се гледаат како веројатно непремостлива бариера за зголеменото навлегување на пазарот на електрични возила.

Батериите во цврста состојба имаат потенцијал да ги надминат овие проблеми. Батериите во цврста состојба имаат долга историја. Цврстите електролити беа развиени во 70-тите, но недоволната јонска спроводливост ја ограничи нивната примена. Сепак, неодамна беа откриени цврсти електролити со слична или супериорна јонска спроводливост на течните електролити, што ги забрзува напорите за истражување и развој.

Производителите на автомобили

На салонот во Токио во 2017 година, Тојота објави цел за комерцијализација на BEV целосно солидна состојба во првата половина на 20-тите. Иако првата генерација на BEV кои ќе користат батерии во цврста состојба, кои се очекува да бидат лансирани од Toyota ќе имаат само ограничен обем на производство, најавата на компанијата несомнено ќе поттикне повеќе напори од многу компании, истражувачи и владини субјекти во развојот на сите батерии во цврста состојба. .

Volkswagen, Hyundai Motor и Nissan Motor најавија инвестиции во почетни компании, така што веруваме дека ова е тема која најверојатно ќе има корист од големото внимание.

Потенцијал на батерии во цврста состојба

Тековните литиум-јонски батерии се состојат од катода, раствор на електролит, сепаратор и анода. Разликата во цврстата батерија е во тоа што електролитот е цврст. Всушност, сите компоненти и материјали се цврсти, па оттука и терминологијата „цврста состојба“.

Карактеристиките на батериите во цврста состојба зависат од употребените материјали, но досегашните истражувања откриваат јасен потенцијал во однос на безбедноста, отпорноста на истекување, отпорноста на горење (поедноставена структура за ладење), минијатуризацијата, флексибилноста на дизајнот во смисла на формирање директен контакт на слојот на ќелијата, релативно долг век на циклус на празнење, без деградација поради добрите својства на висока/ниска температура, кратко време на полнење, висока густина на енергија и висока густина на моќност.

Во минатото, малата густина на енергија се сметаше за слабост на батериите во цврста состојба, но Институтот за технологија во Токио и истражувачкиот тим на Тојота заеднички развија батерија во цврста состојба со три пати поголема густина на моќност и двојно поголема густина на енергија од постојните литиум-јонски батерии. Ние веруваме дека сите батерии во цврста состојба имаат потенцијал да ги надминат недостатоците на електричните возила.

Влијание на навлегувањето на пазарот на батериите со цврста состојба

Главните влијанија на батериите со цврста состојба врз автомобилската индустрија вклучуваат забрзување на навлегувањето на пазарот на BEV и промени во синџирот на снабдување со батерии BEV. Шест BEV би ги заменил возилата ICE, нема да има потреба од мотори, трансмисии и сродни делови, но би имало нова потреба од батерии, инвертери, мотори и делови поврзани со овие системи.

За конвенционалните склопувачи на автомобили, кои произведуваат мотори и погонски единици во куќата, осигурувањето дека имаат способност да развиваат батерии во целосно цврста состојба во куќата е важен извор на додадена вредност. За добавувачите, ќе биде важно да се разгледаат елементарните технологии за да се развијат нови компоненти.

Доколку дојде до зголемување на пазарното усвојување на BEVНационалните правила што ги регулираат работите како даноците, енергетската политика и ресурсите, исто така, веројатно ќе се променат.

Префрлувањето од течни на литиум-јонски батерии во цврста состојба би значело и префрлување од течни на цврсти електролити и намалување на потребата од сепаратори, а би имало потенцијал за користење на нови материјали за катоди и аноди.

Материјалите што се користат во батериите во целосно цврста состојба што Тојота ќе ги лансира во првата половина на 2020 година веројатно ќе бидат слични на оние што се користат во моментов, а бидејќи обемот на производство се намалува, влијанието врз тековниот синџир на снабдување исто така веројатно ќе биде мали. Меѓутоа, ако видиме материјален напредок во напорите за истражување и развој, батериите во целосно цврста состојба достапни во втората половина на 2020-тите и 2030-тите веројатно ќе предизвикаат нарушување.

Бариери за навлегувањето на пазарот на батерии во цврста состојба

Се зборуваше за пристрасност кон i BEV, но сегашниот консензус на пазарот е дека сега сме во ера на „диверзификација на погонските агрегати“ наместо во полнолетство на BEV како таков. Сепак, ние веруваме дека ако напорите за развој на масовно производство на батерии со целосно цврста состојба бидат успешни, ерата на BEV може да е блиску.

И покрај тоа, ќе треба да се надминат голем број проблеми. Истражувањето и развојот насочени кон масовно производство на сите батерии во цврста состојба штотуку започна, а до кој степен ќе се намалат трошоците за производство сè уште не е јасно. Теоретски, треба да има значителен потенцијал за намалување на трошоците со оглед на поедноставувањето на батериите и употребата на евтини материјали за електроди.

Од друга страна, ако има поголем од очекуваниот напредок во подобрувањето на перформансите на литиум-јонските батерии и поголеми намалувања на трошоците, транзицијата кон батерии во целосно цврста состојба може да се одложи.

Иднина

Постои и ризик дека интересот за и BEV самите може да избледат поради развојот на хибридните електрични возила (HEV) и стандардните возила ICE, дебатата за добро до тркала и обновената популарност на дизел возилата, што може да значи слабеење на напорите за развој за сите батерии со цврста состојба.

Од гледна точка на досегот и времето потребно за полнење гориво со водород, возилата со горивни ќелии се уште еден потенцијален конкурент. Иако инфраструктурните прашања се проблем, постои значителен потенцијал во однос на замена на фосилните горива и транспорт на енергија.

Глобалното истражување на КПМГ за автомобилски извршни директори за 2018 година ги рангираше возилата со горивни ќелии како главен клучен тренд до 2025 година и BEV рангирана на третото место според глобалните автомобилски директори. Во 3 година истата анкета ги сврте табелите, при што и BEV на прво место и возила со горивни ќелии на трето место.

BlogInnovazione.it