Hanna rafhlöður til að styrkja bílinn og lengja sviðið

Næsta skref rafbíla: Hanna rafhlöður til að styrkja bílinn og lengja sviðið

Eins og í bílum með hefðbundnar drifrásir geta íhlutir rafbíla verið hluti af burðarvirki

Bílaframleiðendur og rafhlöðuframleiðendur keppast við að þróa nýjar rafhlöður rafknúinna bíla sem geta styrkt yfirbygginguna og opnað dyrnar að byltingu í akstursdrægni.

Það sem verkfræðingar kalla burðarvirkisrafhlöður gefa fyrirheit um minni þyngd og meiri orkunýtni – sem leiðir til akstursvegalengdar milli hleðslu sem er næstum tvöfalt betri en 525 km hjá Tesla Model Y.

Volvo Cars í eigu Geely sýndu í lok júní nýja uppbyggingu rafhlöðuhönnunar sem fyrirtækið er að þróa með sænska rafhlöðuframleiðandanum Northvolt sem Volvo sagði að ætti að skila 960 kílómetra akstursdrægni eða meira á milli þess sem verið er að hlaða.

Tækni fyrir burðarvirkisrafhlöður er á byrjunarstigi og framleiðendur hafa ekki komist að staðlaðri lausn.

Eitt hugtak, kallað „sellur í pakka“ eða CTP, sparar þyngd með því að útrýma skrefinu við að tengja saman einstaka rafhlöðusellur í einingar fyrir lokasamsetningu í stóran rafhlöðupakka.

Ársgamalt sprotafyrirtæki, sem heitir Our Next Energy (ONE) og hefur starfað í hálfgerðum felum fram að þessu, vinnur að tvöfaldri rafhlöðu sem sameinar uppbyggingu á „sellum í pakka“ með öðrum orkupakka sem getur endurhlaðið þann fyrri og mögulega tvöfaldað akstursdrægnina.

„Við viljum enduruppgötva rafhlöðuna að fullu“, sagði Mujeeb Ijaz, stofnandi og framkvæmdastjóri fyrirtækisins Novi í Michigan.

Hann bætti við að tvískipt pakkahönnun fyrirtækisins væri öruggari og sjálfbærari vegna þess að það notar ekkert nikkel eða kóbalt, lykilefni í mörgum núverandi rafhlöðum.

Nýjustu burðarvirkisrafhlöður eru þróaðar af bílaframleiðendum, allt frá Tesla Inc til General Motors Co og rafhlöðuframleiðendum eins og BYD Co Ltd í Kína og CATL.

„Ef þær hafa heila, þá er það leiðin til þess,” sagði ráðgjafinn Sandy Munro í Michigan. „Það sparar mikla peninga og tíma og þyngd.”

Hönnunarvalkostir

Það eru margar leiðir til að hanna rafhlöðu sem er jafnframt burðarvirki. Rannsóknarátakið sem miðar að því að hanna rafhlöður sem geta styrkt yfirbyggingu og undirvagn bíls er að haldast í hendur við tilraunir til að betrumbæta efnafræði rafgeyma og draga úr kostnaði við það sem fer inni í sellunum.

Nálgun GM með nýju Ultium rafhlöðunni byrjar með grunnsmíðaeiningunum – þunnar pokarafhlöðugerðir, sem eru settar saman í einingar og síðan settar saman í stóra pakkninga.

Í Hummer rafbílnum sem áætlað er komi síðar á þessu ári eru Ultium rafhlöðupakkar settir í – og hjálpa til við að stífa af – undirvagn bílsins.

Þetta bætir þar með akstur og meðhöndlun en dregur úr titringi og hörku, að sögn Josh Tavel, yfirverkfræðings rafknúinna rafbíla GM.

Í Kína hafa BYD og CATL þróað háþróaða rafhlöður sem útrýma miðjuþrepi eininga, sem gerir kleift að setja rafhlöðusellur saman í stóra pakkninga.

Bakskautin í rafhlöðufrumum beggja fyrirtækja nota litíum járnfosfat (LFP), efnafræði þar sem grunnefni er meira, ódýrara, minni hætta á eldsvoða og minna skaðlegt fyrir umhverfið en efni eins og kóbalt og nikkel, sem eru meira notuð í rafhlöðuskautum í rafbílum.

LFP sellur geyma þó ekki eins mikla orku og sellur úr nikkel kóbalt mangan (NCM) eða nikkel kóbalt ál (NCA), og þannig veita þær verulega minni aksturdrægni á milli hleðslu. Það þýðir að bíllinn þarf stærri, þyngri pakka af litíum járn rafhlöðum til að samsvara getu frá rafhlöðum með kóbalti og nikkel.

Hönnun litíumjónarafhlöður til að auka uppbyggingu ökutækisins dregur úr þyngd og hjálpar til við að minnka bilið.

Ný tegund af rafhlöðum sem var kynnt var í september síðastliðnum af Elon Musk forstjóra Tesla – og búist var við að myndu knýja Model Y í upphafi – tengir hundruð af sívalningasellum með burðarlími og fellir þær á milli tveggja málmplata sem eru hannaðar til að festa við bílinn og hjálpa til við að stífa af yfirbyggingu og undirvagn bílsins.

Til samanburðar notar ONE fjölda af málmhylkjum LFP rafhlöðufrumum sem kallast „prismatics“, tengd saman í pakka með málmhliðum, að ofan og neðan. Pakkanum er síðan komið fyrir í undirvagni bílsins þar sem hann hjálpar til við að stífa af burðarvirki bílsins.

Ekki allir telja að nálgunin „sellur í pakka“ eða CTP sé góð hugmynd.

Tony Aquila, forstjóri sprotafyrirtækis á sviði rafbíla, Canoo Inc, sagði að rafhlöður í burðarvirki væru skynsamlegar, en aðeins ef sellurnar eru settar saman í einingar. „Það verður að vera í einingu til að hægt sé að gera við“, sagði hann.

Daniel Barel, forstjóri ísraelska sprotafyrirtækisins Ree, telur einnig að sellur ættu að vera í einingum til að fá sem mestan sveigjanleika. „Nema þú byggir sellurnar beint í undirvagninn, þá er það ekki skynsamlegt“, sagði hann.

(Reuters)