Det er ikke en lett oppgave å utvikle en BEV som, i likhet med dagens ICE-kjøretøy, kan fylles på tre minutter, har en rekkevidde på 1.000 km på full tank, drar nytte av tilstrekkelig infrastruktur og enkelt kan betjenes i minst 10 år. Fremveksten av hel-solid-state batterier kan imidlertid forstyrre dagens situasjon og i stor grad fremskynde markedsadopsjonen av BEV.
Når litium-ion-batterier, mye brukt i smarttelefoner og andre miniatyriserte elektroniske enheter, brukes i bilapplikasjoner, stiller de mye høyere krav til sikkerhet og batterilevetid.
Samtidig er det en avveining mellom forbedringer i rekkevidde, som i hovedsak krever en økning i energitetthet, og sikkerhet/holdbarhet. Denne avveiningen er hovedårsaken til at ytelsen til dagens litium-ion-batterier blir sett på som en muligens uoverkommelig barriere for økt markedsopptak av elektriske kjøretøy.
Solid-state batterier har potensial til å overvinne disse problemene. Solid state-batterier har en lang historie. Faste elektrolytter ble utviklet på 70-tallet, men utilstrekkelig ionisk ledningsevne begrenset deres anvendelse. Imidlertid har faste elektrolytter med lignende eller overlegen ionisk ledningsevne til flytende elektrolytter nylig blitt oppdaget, noe som akselererer forsknings- og utviklingsinnsatsen.
Bilprodusentene
På Tokyo Motor Show 2017 kunngjorde Toyota et mål for kommersialisering av BEV helt solid-state i første halvdel av 20-årene. Selv om den første generasjonen av BEV som vil bruke all-solid-state-batterier som forventes å bli lansert av Toyota bare vil ha et begrenset produksjonsvolum, vil selskapets kunngjøring utvilsomt anspore til mer innsats fra mange selskaper, forskere og offentlige enheter i utviklingen av alle solid-state-batterier .
Volkswagen, Hyundai Motor og Nissan Motor har alle annonsert investeringer i oppstartsselskaper, så vi tror dette er et tema som sannsynligvis vil dra nytte av mye økt oppmerksomhet.
Nåværende litium-ion-batterier består av katoden, en elektrolyttløsning, en separator og en anode. Forskjellen på et solid state-batteri er at elektrolytten er solid. Faktisk er alle komponenter og materialer solide, derav "solid state"-terminologien.
Egenskapene til solid-state-batterier avhenger av materialene som brukes, men forskning til dags dato avslører et klart potensial når det gjelder sikkerhet, motstand mot lekkasje, motstand mot forbrenning (forenklet kjølestruktur), miniatyrisering, designfleksibilitet når det gjelder formasjon direkte kontakt med cellelaget, relativt lang utladningssykluslevetid, ingen degradering på grunn av gode høy/lav temperaturegenskaper, korte ladetider, høy energitetthet og høy effekttetthet.
Tidligere har lav strømtetthet blitt sett på som en svakhet ved solid-state-batterier, men Tokyo Institute of Technology og Toyotas forskerteam har i fellesskap utviklet et solid-state-batteri med tre ganger så stor effekttetthet og dobbelt så mye energitetthet som eksisterende litium-ion-batterier. Vi tror alle solid-state batterier har potensialet til å overvinne ulempene med elektriske kjøretøy.
De største virkningene av solid-state batterier på bilindustrien inkluderer en akselerasjon i markedsopptaket av BEV og endringer i batteriforsyningskjeden BEV. Seks BEV ville erstatte ICE-kjøretøyer, ville det ikke være behov for motorer, girkasser og relaterte deler, men det ville være et nytt behov for batterier, invertere, motorer og deler relatert til disse systemene.
For konvensjonelle bilmontører, som produserer motorer og drivverk internt, er det en viktig kilde til merverdi å sørge for at de har evnen til å utvikle hel-solid-state batterier internt. For leverandører vil det være viktig å gjennomgå elementære teknologier for å utvikle nye komponenter.
Hvis det er en økning i markedsadopsjon av BEVLandsdekkende regler som regulerer ting som skatter, energipolitikk og ressurser vil sannsynligvis også endres.
En overgang fra flytende til solid-state litium-ion-batterier vil også bety en overgang fra flytende til faste elektrolytter og en reduksjon i behovet for separatorer, og det vil være potensial for å bruke nye materialer til katoder og anoder.
Materialene som brukes i hel-solid-state-batteriene som Toyota vil lansere i første halvdel av 2020 vil sannsynligvis være lik de som brukes i dag, og ettersom produksjonsvolumene reduseres, vil innvirkningen på den nåværende forsyningskjeden sannsynligvis også bli liten. Men hvis vi ser vesentlige fremskritt i FoU-innsatsen, vil all-solid-state-batterier tilgjengelig i andre halvdel av 2020- og 2030-årene sannsynligvis være forstyrrende.
Det har vært snakk om en skjevhet mot bl.a BEV, men dagens markedskonsensus er at vi nå er inne i en epoke med "drivlinjediversifisering" i stedet for å bli voksen BEV som sådan. Vi tror imidlertid at hvis innsatsen for å utvikle masseproduksjon av hel-solid-state-batterier lykkes, vil æraen med BEV det kan være nært.
Likevel vil en rekke problemer måtte overvinnes. Forskning og utvikling rettet mot masseproduksjon av alle solid-state-batterier har nettopp startet, og i hvilken grad produksjonskostnadene vil gå ned er foreløpig ikke klart. I teorien bør det være et betydelig kostnadsreduksjonspotensial gitt forenklingen av batteripakker og bruken av rimelige elektrodematerialer.
På den annen side, hvis det er større fremgang enn forventet med å forbedre ytelsen til litium-ion-batterier og større kostnadsreduksjoner, kan overgangen til hel-solid-state-batterier bli forsinket.
Det er også en risiko for at interessen for bl.a BEV selv kan blekne på grunn av utviklingen innen hybride elektriske kjøretøy (HEV) og standard ICE-kjøretøyer, debatten om godt hjul og dieselbilers fornyede popularitet, noe som kan bety en svekkelse av utviklingsarbeidet for alle batterier i solid state.
Med tanke på rekkevidde og tiden det tar å fylle drivstoff med hydrogen, er brenselcellekjøretøyer en annen potensiell konkurrent. Mens infrastrukturspørsmål er et problem, er det et betydelig potensial når det gjelder å erstatte fossilt brensel og transportere energi.
KPMGs 2018 Global Automotive Executive Survey rangerte brenselcellekjøretøyer som den viktigste nøkkeltrenden gjennom 2025 og BEV rangert på tredjeplass ifølge globale billedere. I 3 snudde den samme meningsmålingen, med bl.a BEV på førsteplass og brenselcellebiler på tredjeplass.
BlogInnovazione.it
Sist mandag kunngjorde Financial Times en avtale med OpenAI. FT lisensierer sin journalistikk i verdensklasse...
Millioner av mennesker betaler for strømmetjenester og betaler månedlige abonnementsavgifter. Det er vanlig oppfatning at du...
Coveware by Veeam vil fortsette å tilby responstjenester for cyberutpressing. Coveware vil tilby kriminaltekniske og utbedringsmuligheter...
Prediktivt vedlikehold revolusjonerer olje- og gasssektoren, med en innovativ og proaktiv tilnærming til anleggsledelse...
