Tækni sem eykur drægni rafhlöðu tilbúin fyrir fjöldaframleiðslu rafbíla
Léttari, orkuþéttari rafhlöðuskaut með kísil-undirstöðu gætu hjálpað til við að auka drægni rafbíla verulega.
Eitt helsta lykilatriðið að því að hraða framþróun rafbíla er að rafhlöðurnar verði léttari, ódýrari og gefi meiri drægni en nú er.
Aðeins er farið að örla á nýjungum í þessu efni, Ford og fleiri eru að fara að nota járn-oxíð í nýjar ódýrari rafhlöður og núna er að koma fram enn ein nýjungin samkvæmt fréttinni hér að neðan frá Bloomberg:
Eftir 12 ára þróun er nýr flokkur rafhlöðutækni sem eykur drægni að færast yfir í fjöldaframleiðslu fyrir rafbíla.
Sila, fyrirtæki með rafhlöðuefni í Silicon Valley með meira en 930 milljónir dollara í fjármögnun, segir að það hafi lokið undirbúningi framleiðslu fyrir fyrstu kísilskautin sem byggja á.
Fyrirtækið kallar nýja efnið „Titan Silicon,“ sagði forstjóri Gene Berdichevsky í viðtali, og það er á seinni stigum hæfisprófana hjá bílaframleiðendum áður en ný verksmiðja byrjar að framleiða seint á næsta ári.
Sila segir að Titan rafskaut muni strax auka hámarksdrægi ökutækja um 20 prósent.
Fyrsti viðskiptavinur þess er Mercedes, sem mun nota Titan rafskaut í langdrægum EQG jeppa sínum, rafmagnsútgáfu af kassalaga G-Class bílaframleiðandans, frá og með ársbyrjun 2025.
Hugmyndagerð EQG hefur sést í prófunum á norðurslóðum.
Fyrsti viðskiptavinur Sila er Mercedes, sem mun nota Titan rafskaut í langdrægum EQG jeppa sínum, rafmagnsútgáfu bílframleiðandans kassalaga G-Class, sem hefst snemma árs 2025. Hugmyndabíllinn er á þessari njósnamynd við prófun á heimskautsbaugnum. .
Berdichevsky segir að Sila muni geta framleitt nóg efni fyrir allt að 200.000 rafbíla á ári árið 2026 – og nóg fyrir milljón bíla á ári árið 2028.
„Við erum tilbúin að taka við fleiri bílaframleiðendum núna,“ sagði Berdichevsky. „Það er þrennt sem viðskiptavinurinn vill heyra, og það er drægni, drægni og drægni. Við erum hér og við erum tilbúin að standa við að auka hana.”
Sila er ekki eina fyrirtækið í kapphlaupinu um kísilskaut. Tesla, með sín langdrægu farartæki eru með helming af sölu rafbíla í Bandaríkjunum, hefur talað opinberlega um að þróa sína eigin kísilskaut síðan að minnsta kosti 2020.
Í Seattle hefur Group14 Technologies tryggt sér 650 milljónir dala og birgðasamning við Porsche, en OneD Battery Sciences með aðsetur í Palo Alto, Kaliforníu, vinnur með General Motors. Ekki er ljóst hver verður fyrstur til að nýta sér tæknina.
Fyrirtækið Group14 sagði í vikunni frá því að það væri að hefja smíði á verksmiðju við Moses-vatnið í Washington-ríki í Bandaríkjunum.
Ný efnafræði
Frá því að litíumjónarafhlöður voru fundnar upp á níunda áratugnum hafa rafskaut verið gerð úr grafíti sem er unnið nánast eingöngu í Kína.
Rafhlöðuskautið þjónar sem geymir fyrir litíumjónir. Þegar rafhlaðan er hlaðin fylla jónirnar rýmin á milli grafítlaga. Þegar rafhlaðan er tæmd flæða jónirnar út í átt að hinni hlið rafhlöðunnar, sem kallast bakskaut. Nýjustu framfarir í rafhlöðuefnafræði hafa náðst á bakskautshliðinni.
Grafít virkar vel sem rafskautsefni, en það kemur með aukaþyngd og rúmmáli sem þjónar engum tilgangi. Sumir bílaframleiðendur, þar á meðal Tesla, hafa þegar verið að strá í litlu magni af léttu sílikoni, sem hjálpar annars eins rafhlöðu að hlaða hraðar og geyma meiri orku.
En vandamálið við sílikon – og það er stórt – er að það eykur stærð sína þrefalt þegar rafhlaðan fyllist af litíumjónum. Jafnvel við lágan styrk kísils getur aukningin eða bólgan fljótt rýrt rafhlöðuna. Hágæða rafhlöður í dag nota um það bil 5 prósent sílikon í blöndunni.
Trikkið við að búa til rafhlöður með meira sílikoninnihaldi er að finna út hvernig eigi að koma í veg fyrir þenslu með því að hylja kísilagnirnar með einhvers konar bindingu.
Lausn Sila er eftirlíking af götóttum svissneskum osti sem umlykur kísilögnina og gerir henni kleift að þenjast út í holurnar í „ostinum“ án þess að skemma ytri skelina.
Pínulítil hylkin frá Sila takmarka stækkun við aðeins 6 prósent, samkvæmt fyrirtækinu.
Eftir 1.100 hleðslulotur – jafngildir meira en 300.000 kílómetra akstri – heldur rafhlaðan 80 prósent af byrjunargetu sinni. Það er líka á pari við grafít rafhlöður.
Fyrstu árin með hröðun á framleiðslu verður Titan selt á yfirverði, til notkunar í hágæða langdrægum farartækjum.
Þegar kísil-undirstöðu rafskaut ná fullri framleiðslu, segir Berdichevsky að þau muni kosta umtalsvert minna í framleiðslu en grafít og hann býst við að þau verði fljótt að staðli í iðnaðinum.
70.000 afbrigði
Sila, stofnað árið 2011, prófaði meira en 70.000 afbrigði af formúlu sinni áður en hún lenti á Titan, sem Berdichevsky segir að sé hægt að nota fyrir 100 prósent kísilskaut og nokkrar af orkuþéttustu rafhlöðum sem framleiddar hafa verið. Viðskiptavinir bílaframleiðenda geta valið magn kísils til að nota í rafhlöðum sínum eftir markmiðum þeirra um drægni og kostnað.
Berdichevsky vildi ekki tilgreina kísilstyrkinn sem Mercedes hefur notað í tilraunabílum fyrir komandi EQG, en bílaframleiðandinn sagði á síðasta ári að jeppinn muni hafa orkuþéttleika upp á 800 wattstundir á hvern lítra af rafhlöðu.
Það myndi veita næstum tvöfalt meira drægni en sömu stórar rafhlöður fengu árið 2020, samkvæmt nýjustu upplýsingum frá bandarísku orkuupplýsingastofnuninni.
Iðnaðurinn er fljótur að taka við sér. Sila og Group14 fengu hvor um sig 100 milljónir dala í október frá bandaríska orkumálaráðuneytinu til að flýta fyrir uppbyggingu verksmiðja sinna.
Tesla sagði árið 2020 að það væri að vinna að kísilskautum fyrir nýja 4680 rafhlöðusniðið sitt, og eftirlitsskýrslur fyrir það ár sýna að það keypti SiILion, rafhlöðubirgi í Colorado sem vinnur að hástyrk-kísilskautum. Það er óljóst hvar framfarir Tesla standa.
Það ætti að vera næg eftirspurn eftir margvíslegum aðferðum. Þegar kostnaðarjafnvægi við grafít hefur verið náð, segir Berdichevsky að notkun kísilskauta verði aðeins takmörkuð af því hversu hratt hægt er að framleiða þau.
Árið 2030 býst Berdichevsky við að þriðjungur rafbíla heimsins verði með kísilskautum. Árið 2035, segir hann, munu þeir allir vera það.
(fréttir á vef Automotive News Europe og heimasíðu Sila)
Umræður um þessa grein