Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης θα είναι το κλειδί για να καταστούν βιώσιμα τα ηλεκτρικά SUV και τα pickup;

43
Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης θα είναι το κλειδί για να καταστούν βιώσιμα τα ηλεκτρικά SUV και τα pickup;

Νωρίτερα αυτό το μήνα η Nissan ανακοίνωσε την ίδρυση μιας πρωτότυπης μονάδας παραγωγής για κυψέλες μπαταριών σε στερεά κατάσταση—με σχέδια για δημιουργία πιλοτικής γραμμής παραγωγής το 2024 στην Ιαπωνία και διάθεση στην αγορά EV το 2028.

Οι κυψέλες είναι δυνητικά «μια αλλαγή παιχνιδιού για τον εκδημοκρατισμό των EV», σύμφωνα με τη Nissan, με τη δυνατότητα να διπλασιάσουν την ενεργειακή πυκνότητα κατά βάρος, ενώ προσφέρουν το ένα τρίτο του χρόνου γρήγορης φόρτισης—σε μια κυψέλη για την οποία η εταιρεία στοχεύει ένα κόστος μόλις 75 $ ανά kwh. Αποτελούν βασικό μέρος του σχεδίου Nissan Ambition 2030 της εταιρείας, το οποίο απαιτεί 15 αμιγώς ηλεκτρικά οχήματα για τις μάρκες Nissan και Infiniti μέχρι το τέλος της δεκαετίας — και ο στόχος των ηλεκτρικών οχημάτων να αποτελούν το 40% των πωλήσεών της στις ΗΠΑ.

Το έργο, από ορισμένες απόψεις, απηχεί τις προσπάθειες που έκανε η Nissan για το Leaf, όταν ανέπτυξε από κοινού κυψέλες ιόντων λιθίου κατηγορίας αυτοκινήτου για το πρωτοποριακό EV πριν από περισσότερο από μια δεκαετία, όταν οι προμηθευτές δεν παρείχαν ακριβώς αυτό που χρειαζόταν – και τώρα είναι ελπίζοντας να κάνουμε κάτι παρόμοιο με την τεχνολογία μπαταριών στερεάς κατάστασης.

Σε μια συνεδρία Q&A με τον Τύπο την εποχή της ανακοίνωσης, ο Kazuhiro Doi, εταιρικός αντιπρόεδρος της Nissan που ηγείται του Ερευνητικού Κέντρου Nissan, σημείωσε ότι οι κυψέλες στερεάς κατάστασης μπορεί να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο τόσο στον εκδημοκρατισμό των ηλεκτρικών οχημάτων όσο και στο να καταστήσουν βιώσιμα μεγαλύτερα ηλεκτρικά φορτηγά. διαφορετική εφαρμογή στο μυαλό από το σχέδιο της Toyota να κάνει το ντεμπούτο της τεχνολογίας σε υβριδικό έως το 2025.

Πλατφόρμα Ultium EV - GMC Hummer EV

Πλατφόρμα Ultium EV – GMC Hummer EV

Το δίλημμα του φορτηγού είναι ένα οικείο θέμα που έχουμε συζητήσει με άλλα οχήματα και αυτοκινητοβιομηχανίες—με τη Land Rover να εξετάζει τις κυψέλες καυσίμου λόγω της «φθίνουσας απόδοσης» των μπαταριών στα μεγάλα SUV και η Hyundai να προτείνει ότι ίσως είναι πιο έξυπνο να χρησιμοποιεί καύσιμο υδρογόνου- τεχνολογία κυψέλης από δύο στρώματα μπαταριών. Όσο μεγαλύτερο και βαρύτερο είναι το φορτηγό, τόσο πιο βαριά καταλήγει η μπαταρία—και τότε η δομή του φορτηγού πρέπει να είναι πιο στιβαρή για να υποστηρίζει το πρόσθετο βάρος της μπαταρίας, διατηρώντας παράλληλα το αναμενόμενο ωφέλιμο φορτίο για ένα τέτοιο μοντέλο. Για παράδειγμα, μην κοιτάξετε πέρα ​​από το GMC Hummer EV, το οποίο ζυγίζει περισσότερα από 9.000 λίβρες για να συσκευάσει αρκετές μπαταρίες – περίπου το ένα τρίτο του απόρριψης βάρους του, σε πάνω από 200 kwh – για να επιτύχει εμβέλεια άνω των 300 μιλίων.

Τροχοί ακόμα εκπαίδευσης

Η πρωτότυπη εγκατάσταση κατασκευάζει κάθε πρωτότυπο μπαταρίας με το χέρι και αντικατοπτρίζει ήδη ένα βαθύ επίπεδο δέσμευσης. Μαζί τους, η Nissan σχεδιάζει επίσης μια νέα γενιά κινητήρων και μετατροπέων για να συμπληρώσει τις κυψέλες στερεάς κατάστασης και με τα πρωτότυπα στοιχεία της η αυτοκινητοβιομηχανία σχεδιάζει να πραγματοποιήσει δοκιμές πρόσκρουσης, να μελετήσει την προστασία της μπαταρίας και να πραγματοποιήσει δοκιμές αντοχής. Αυτό περιλαμβάνει εσωτερικές δοκιμές διάτρησης νυχιών και ακτινογραφία.

Προς το παρόν, τα κελιά είναι πολύ μικρά—κελιά 20 mAh που είναι μονής στρώσης και πλάτους μόλις 2 cm. Φέτος η Nissan θα πραγματοποιήσει επίσης μια μελέτη σκοπιμότητας σε εργαστηριακή κλίμακα και θα διευρύνει τις κυψέλες σε ένα σχέδιο στην περιοχή 3-5 Ah που θα είναι πολλαπλών επιπέδων και πλάτους 10 cm. Οι πραγματικές κυψέλες οχημάτων παραγωγής θα είναι μεγαλύτερες.

„Πιστεύω ότι είμαστε ένας από τους λίγους κατασκευαστές OEM που έχουν εμπειρία στην ανάπτυξη και κατασκευή μπαταριών εσωτερικής χρήσης, καθώς και τεχνογνωσία από αυτές τις εμπειρίες και την ιστορία της αγοράς τα τελευταία 10 χρόνια“, δήλωσε ο Doi. «Για περαιτέρω εκδημοκρατισμό των EV, (η) βασική καινοτομία είναι η μπαταρία».

Παραγωγή Nissan για πρωτότυπα κύτταρα στερεάς κατάστασης

Παραγωγή Nissan για πρωτότυπα κύτταρα στερεάς κατάστασης

Εάν ένα ASSB δεν έχει σχεδιαστεί σωστά, μπορεί να είναι χειρότερο από άποψη ασφάλειας και ανθεκτικότητας. Ο Doi σημείωσε ότι σε περισσότερα από 11 χρόνια στην αγορά, το Nissan Leaf είχε «μηδενικό περιστατικό στην αγορά» σχετικά με πυρκαγιές ή θερμική διαφυγή, τονίζοντας ότι η ασφάλεια είναι επίσης κορυφαία προτεραιότητα στις νέες κυψέλες.

Μέρος μιας συνεργασίας των ΗΠΑ με τη NASA

Οι κυψέλες της Nissan επωφελούνται από μια συνεργασία με τη NASA και το UC San Diego, στην οποία αναπτύχθηκε ένα ενδιάμεσο στρώμα με τη βοήθεια τεχνικών τεχνητής νοημοσύνης —και μια βάση δεδομένων 131.000 υλικών— για να αποτρέψει την ανάπτυξη δενδριτών λιθίου που διαφορετικά θα μπορούσαν να διαπερνούν, βραχυκυκλώνοντας τα κύτταρα. Ο Doi περιέγραψε τη στρατηγική ως „πέρα από την προσδοκία“ και σε τελική επικύρωση τώρα με το πραγματικό υλικό.

Οι κυψέλες στερεάς κατάστασης χρησιμοποιούν έναν οργανικό ηλεκτρολύτη υψηλής αγωγιμότητας ιόντων που επιλέγεται για τη σταθερότητα της διεπαφής με την άνοδο και το δυναμικό υψηλής ισχύος, με πλέγμα δέσμευσης και ακριβή διαδικασία ανάμιξης μεταξύ ενεργού υλικού και στερεού ηλεκτρολύτη που οδηγεί σε μείωση της αντίστασης των κυττάρων . Όσο υψηλότερη είναι η έξοδος, τόσο μικρότερος είναι ο χρόνος φόρτισης, εξήγησε ο Doi—και λαμβάνοντας υπόψη τη χαμηλότερη αύξηση της θερμοκρασίας όταν αυτά τα κύτταρα φορτίζονται με υψηλό ρυθμό, μπορούν να φορτιστούν γρήγορα κοντά στο 100% σε λίγο περισσότερο από 15 λεπτά.

Nissan Chill-Out concept - Δεκέμβριος 2021

Nissan Chill-Out concept – Δεκέμβριος 2021

Μπορεί να απαιτείται κάποια θέρμανση για αυτό, καθώς αυτός ο αριθμός είναι στους 60 βαθμούς C. Οι χρόνοι φόρτισης στους 25 βαθμούς C είναι πιο πιθανό, καθώς η θερμοκρασία περιβάλλοντος επιτρέπει τη γρήγορη φόρτιση στο 90% σε 30 λεπτά. Ωστόσο, μειώνονται και οι ανάγκες ψύξης.

Δυνατότητα για χαμηλότερο αποτύπωμα άνθρακα, επίσης

Επιπλέον, οι κυψέλες στερεάς κατάστασης είναι πολύ πιο αποδοτικές ως προς τη μάζα από τις κυψέλες ιόντων λιθίου, επομένως έχουν τη δυνατότητα να έχουν χαμηλότερο αντίκτυπο στο CO2 με βάση τη μείωση των υλικών. Ο Doi σημείωσε ότι οι τρέχουσες μπαταρίες ιόντων λιθίου υγρού έχουν ξηρή διαδικασία και εάν μπορεί να εφαρμόσει μια ξηρή διαδικασία σε αυτό, θα μπορούσε να βοηθήσει στη μείωση του CO2.

Συνολικά, ο στόχος είναι απλώς να φτιάξουμε ένα εξαιρετικό ηλεκτρικό όχημα, υπογράμμισαν τα στελέχη της Nissan – με ευκολότερη φόρτιση, λιγότερο βάρος και προσιτές τιμές για οχήματα μαζικής αγοράς, όχι μόνο για εξειδικευμένα οχήματα. Μετά από μια ενημέρωση σε μερικά χρόνια μετά την έναρξη της πιλοτικής παραγωγής της, η εταιρεία θα μπορούσε να δείξει ότι πήρε τη σωστή απόφαση να αναπτύξει μπαταρίες στερεάς κατάστασης στο σπίτι.

Schreibe einen Kommentar