BP je jedním ze sedmi největších světových ropných a plynárenských supermajorů – a přestože má ve svých zásobách téměř 20 milionů barelů ropy a 63 000 kilometrů čtverečních nových přístupů k průzkumu, svět stále požaduje více energie. Ale věci jsou trochu jiné, než když průzkumník George Reynolds poprvé začal těžit ropu na počátku 20. století, lidé požadují energii, která je čistší a lepší, a BP hledí do budoucnosti, protože si klade za cíl provést odvážné změny ve způsobu mobilizace. motorista.
John Salkeld (na obrázku níže), technologický ředitel BP's Advanced Mobility Unit (AMU), říká, že dochází k seismickému posunu ve způsobu, jakým lidé a zboží cestují po světě, a že to přichází od tří velkých hybatelů:technologie (elektrická vozidla, baterie a zpracování velkých dat); spotřebitelé (kteří rychle mění své názory a přijímají sdílenou mobilitu, služby na vyžádání a pohodlí dotykové obrazovky); a města (která se snaží udržet lidi v pohybu a zároveň se vypořádat s dopravními zácpami a znečištěním).
Všechny tyto faktory vedou k jiné budoucnosti a jádrem toho je, že elektrická vozidla hrají v tom všem neuvěřitelně důležitou roli. Jak výrobci automobilů nabízejí veřejnosti větší výběr a zlepšuje se infrastruktura nabíjení, lidé začnou přecházet na motorismus s nulovými emisemi, což v konečném důsledku znamená menší poptávku po ropě. V současnosti je na světě pouze pět milionů elektromobilů, ale podle současných trendů BP sama věří, že do roku 2040 by toto číslo mohlo být až 350 milionů. Být schopen nabíjet auto tak rychle, jak můžete natankovat benzín a naftu, však bude zásadní pro masové přijetí, říká Salkeld.
Když dnes přemýšlíme o ultrarychlém nabíjení, jeho schopnost dosáhnout dojezdu 100 mil za 10 minut, což odpovídá rychlosti nabíjení 150 kW – a za tímto účelem společnost BP spustila svou první ultrarychlou nabíjecí stanici v Německu (která mimochodem dokáže být modernizován na 320 kW). V loňském roce získali Chargemaster, největší síť nabíjecích stanic pro elektromobily ve Spojeném království, a do konce roku má být instalováno 100 nabíječek Ultracharge 150 kW na nádvořích 50 BP a 400 jednotek bude do konce roku na čerpacích stanicích. 2021. A to je dobrá zpráva, vezmeme-li v úvahu zjištění společnosti BP ze studie, kterou provedla s National Grid ve Spojeném království, v níž by pouhých 50 ultrarychlých dobíjecích stanic umístěných na strategických místech ve Spojeném království znamenalo, že by 95 procent populace během krátké jízdy od nabíjecí stanice.
Ale jak sama BP přiznává, bude to vyžadovat hodně tvrdé práce, aby se ultrarychlé nabíjení stalo realitou, zaprvé pokud jde o pomoc spotřebitelům pochopit, o co jde, ale také o dopad na infrastrukturu. Pokud spotřebitelé nemají způsob, jak nabíjet doma, budou muset najít nabíjecí místo jinde, které je pohodlné, a pro ty, kteří cestují na dlouhé vzdálenosti za prací nebo za rodinou a přáteli, bude nabíjení klíčové, stejně jako pro komerční řidiče, pro které hodinu, kdy se auto nabíjí, přichází o peníze.
„Budeme muset posílit síť, abychom umožnili jakoukoli formu hromadného nabíjení doma nebo na nádvoří, ale potřebujeme také samotná auta. Nejrychleji se nabíjejícím sériovým vozem v současnosti je Model 3, který lze nabíjet výkonem 200 kW, příští rok uvidíme Porsche Taycan s výkonem 350 kW [dojezd více než 60 mil za čtyři minuty], ale stále jde o prémiová vozidla a neodpočineme si, dokud tato schopnost nebude dostupná pro masový trh spotřebních vozidel,“ prozrazuje Salkeld.
Minulý měsíc uspořádala konferenci s CharIN (sdružení, jejímž cílem je vyvinout a zavést Combined Charging System DC rychlé a ultra rychlé nabíjení), kde se sešlo 200 lidí z celého světa zahrnující všechny klíčové hráče v oboru včetně jejich konkurentů. , vládní činitelé s rozhodovací pravomocí a městské úřady.
Jedním ze základních pilířů k dosažení ultrarychlého nabíjení je technologie baterií, a když BP zaujala tento názor, oslovila toto odvětví a Store Dot se objevil jako lídr v této oblasti. Před 18 měsíci tedy investovali 20 milionů dolarů, aby pomohli s výrobou těchto baterií, ale to přesahuje finanční investice. Mají velký zájem uvést technologii na trh, a proto velmi tvrdě pracovali s týmem StoreDot, aby dali dohromady tuto demonstraci na akci EcoMotion v Tel Avivu v Izraeli, kde se technologická společnost rozjela. -policový elektrický skútr Muvi od španělské firmy Torrot a vyměňte články za technologii FlashBattery v 7kg bateriovém bloku.
Společnost StoreDot byla založena v roce 2012 na univerzitě v Tel Avivu s myšlenkou, že by mohla vzít nové materiály, jako jsou metaloidy, spolu s organickými sloučeninami, aby změnila svět skladování energie a optimalizovala tyto materiály pro ultrarychlé nabíjení. Dosud výrobce článků získal celkem 130 milionů GBP od některých největších hráčů v tomto odvětví, včetně společností Samsung, BP, Daimler a TDK Corporation, takže mají pokrytou stranu trhu s domácí elektronikou, a pokud jde o automobilový průmysl, infrastrukturu. pro vozidlo, vozidlo samotné a výrobní možnosti. 115 silný tým (včetně 35 PHD) sídlí v jeho nejmodernější laboratoři v Herzliya, zahrnuje 30 PHD a více než 50 inženýrů v multidisciplinární oblasti organické chemie, materiálových věd, fyziky a elektrochemie.
StoreDot začal se svou 2,5ampérovou standardní PD (Power Delivery) flashbaterií pro chytré telefony – baterií s okamžitým nabíjením, která se plně nabije za pouhých pět minut. Ve skutečnosti je schopen dodávat až 10 C nebo 5 ampér (a také vyšší napětí), dosáhnout pozoruhodně rychlého nabíjení, které je až 100krát rychlejší než baterie jakéhokoli jiného mobilního zařízení, plně vybije smartphone za 60 sekund, ale vyžadují mnohem větší nabíječku. Tato 100wattová baterie (podobná notebooku) má pouhých pět krychlových palců, takže to bylo mnohem jednodušší uvedení na trh a bude k dispozici příští rok. Dalším krokem bude montáž baterie do telefonu, nikoli do powerbanky.
Ptám se zakladatele a generálního ředitele StoreDot Dr. Dorona Myersdorfa, zda má rychlé nabíjení nějaký škodlivý účinek na FlashBattery. „Museli jsme optimalizovat počet cyklů, které to udělá, takže po 500 cyklech nabíjení se baterie vybije na 80 procent a bude se dále zhoršovat. Toto je vždy kompromis mezi hustotou energie a počtem cyklů, které chcete dosáhnout, a my máme stejnou výzvu s elektrickým skútrem, pro který se zaměřujeme na 1000 cyklů a v EV asi 1500.“
Když už jsme u toho, co následovalo, byl nový typ baterie pro elektromobily sestávající z patentovaných organických sloučenin – založených na inovativních materiálech použitých v FlashBattery pro mobilní zařízení. StoreDot věří, že úzkost z dojezdu je dnes překážkou číslo jedna pro přijetí elektromobilů, a zatímco všichni říkají, že není možné nabíjet za stejnou dobu, jakou trvá zastavení pro benzín, ukázali, že je to možné, a plánují spustit za několik let.
Na rozdíl od svých konkurentů StoreDot zcela přepracoval baterii. Je to tedy stále lithium-iontový mechanismus přenosu proudu z anody na katodu, ale součásti baterie neobsahují grafit, což je problém číslo jedna při rychlém nabíjení a proč Galaxy Note 7 neustále exploduje. Je to kvůli odporu, teplu a neschopnosti lithia rychle difundovat do aktivního materiálu.
Aktivním materiálem použitým v FlashBattery StoreDot je šarže metaloidů (polovodič), která využívá křemík, germanium a cín. Tyto nanočástice jsou potaženy organickými molekulami. Zatímco organické materiály jsou dobré pro životní prostředí, baterie stále používá lithium a kobalt, ale StoreDot se snaží snížit množství kobaltu, takže přecházejí z něčeho, co se nazývá NMC 622 na NMC 811. Čísla odkazují na poměr niklu, mangan a kobalt v materiálu katody. NMC 811 je nejnovější komerčně dostupná iterace, která, jak naznačují poměry, má zvýšený obsah niklu a méně manganu a kobaltu než její předchůdce NMC 622.
„Naše druhá generace baterií bude ještě lepší pro životní prostředí, ale to je ještě pět let pryč. Je to návrh elektrochemických reakcí, které je třeba přehodnotit s ohledem na životní prostředí a máme nejlepší tým na světě, který se takového úkolu ujme. Nejprve však potřebujeme spustit technologii ultrarychlého nabíjení, abychom získali trakci na trhu a ukázali, že vše, co děláme v laboratoři, je komerčně životaschopné a vykazuje určité příjmy, a to nám dá důvěryhodnost k rozvoji odvětví a dosažení našich cílů. ambice vyrábět ekologičtější baterii. Naše baterie třetí generace nebudou obsahovat vůbec žádný kobalt,“ říká Myersdorf.
Ptám se Myersdorfa, jestli je problém sehnat materiály:„Vyvíjíme zařízení pro úpravu materiálů, aby byly optimalizovány pro rychlé nabíjení. Takže je třeba zvážit dvě věci:jednou je zmenšit velikost každé částice tak, aby byla nanometrická, což umožňuje velmi rychlou difúzi iontů při nabíjení, a druhou věcí je organický povlak – to jsou malé molekuly organického materiálu. které syntetizujeme na místě stejným způsobem, jakým byste vyvíjeli lék nebo léčiva, a chrání silikon. A pak máme váhu, kde dáme všechno dohromady, abychom postavili baterii. Takže získat materiály není problém, je problém je uvést do správných vlastností, aby byly elektrochemicky optimalizovány pro rychlé nabíjení. A to je také součástí výzvy, když jsme dotázáni, kdy to bude dostupné pro sériovou výrobu. Součástí toho je budování dodavatelského řetězce a bude to trvat několik let, protože materiály si můžete koupit, ale stále je musíte zpracovávat ve velkém objemu.
„Snažíme se dosáhnout průlomu v chemii článku, protože to je dnes limitujícím faktorem ve snaze dosáhnout rychlého nabíjení. V lithium-iontové baterii jsou elektrolytem ionty lithia, které se pohybují od anody ke katodě nebo naopak. Když se to stane, vytvoří se pohyb elektronů a to je elektřina, kterou získáte z baterie. Obecně to, co uděláte, je připravit to, čemu říkáme ‚kaše‘, což je mokrá část procesu, kdy smícháte všechny materiály dohromady, které pak nanesete na fólii, abyste přeměnili veškerý proud,“ říká Myersdorf (na obrázku níže).
Pokračuje a dodává:„Potom se to vloží do sušárny, aby se vysušilo a elektrody, které jsou kódované na obou stranách, se nařežou zhruba na velikost kreditních karet. Abychom baterii vyrobili, skládáme je na sebe – anoda nad katodou, anoda nad katodou – dokud nedosáhneme požadovaného množství energie pro článek. Buňka je utěsněna a poté prochází procesem formování, který dává buňce její elektrické vlastnosti.“
Po sedmi letech výroby má baterie 14 sériově zapojených modulů, každý s 12 články a každý 1 ampérhodinu. Celková kapacita je 13 ampérhodin, zhruba 0,75 kwH.
StoreDot pak spolupracuje s partnery, jako je Armicell, na integraci buněk do konečného produktu. Napětí každého článku je testováno a seřízeno interně, s nízkým vnitřním odporem, který umožňuje rychlé nabíjení. StoreDot také přidal antidegradační činidla do chemie baterií, aby se vyřešil problém s rychlým nabíjením baterií (rychlé opotřebení baterií).
Až dosud se nikdy nepokoušeli udělat z článku produkt a nápad předvést jejich schopnost rychle nabít baterii skútru za pět minut přišel od společnosti BP, takže světový tisk tuto působivou událost sledoval se zatajeným dechem.
Baterie se začala nabíjet na 15 procent (s dojezdem 20 kilometrů) a byla umístěna v nabíječce, která měla ventilátory umožňující chlazení s nabíjením. Poté byl připojen k živé obrazovce zobrazující napětí, teplotu, ampérhodiny, procento baterie a časosběr.
Nabíjení začalo při 43 voltech (vybíjení a pulzní nabíjení se pohybuje od 40 do 50, což je jejich přerušení) a venkovní teplotě 33 stupňů (může se zvýšit až na 45 stupňů před vypnutím) a 130 ampérech, což je ideální nabíjecí proud. Když ji předtím testovali, venkovní teplota nikdy nedosáhla vyšší než 32 stupňů, ale i když se vyšplhala na 37 stupňů, po 5 minutách a 10 sekundách dosáhla 100% nabití ve srovnání s běžnou dobou nabíjení asi čtyři hodiny, což dalo skútru dostatek šťávy. ujet 70 kilometrů. To je docela působivé a je to rozhodně výhodné při dlouhých cestách.
I když se to rovná podobné rychlosti nabíjení v mílích za hodinu jako u současné baterie Tesla Model S, důležité je, že technologie baterie je škálovatelná, což umožňuje nabíjet mnohem větší baterie, a do té doby jsme mohli být svědky toho, že se 350kW nabíjecí stanice rozšíří. podél dálničních sítí po celé Evropě, díky čemuž je technologie StoreDot chybějícím kouskem skládačky, a to chemie, která umožňuje nabíjení celých pět minut, nikoli pouhé dobíjení.
StoreDot společně s BP plánují uvést své baterie pro skútry na trh v roce 2021, kdy také tvrdí, že bude schopen nabít model Daimler a Mercedes-AMG za pět minut. Automobilová baterie bude potřebovat desetkrát více napájecích článků než baterie skútru a ještě efektivnější způsob chlazení při používání, říká Myersdorf. Za tímto účelem také stojí za zmínku, že StoreDot jedná o vybudování své navrhované Gigafactory v USA nebo Evropě, která by komercializovala a vyráběla její technologii FlashBattery pro masový trh.
Necháme poslední slova k Myersdorfovi:„Místo toho, co dělají všichni ostatní, a snaží se prodloužit dojezd mezi nabíjením, zaujímáme jiný přístup, který je alternativním způsobem, jak zmírnit úzkost z dojezdu, což je ultrarychlé nabíjení, takže zkušenost je podobná k doplňování paliva do běžného vozu bez výparů. Existuje mnoho věcí, které musí do tohoto místa zapadnout, aby se tak stalo. Jedním z nich je infrastruktura, jak John řekl dříve, se schopnostmi sítě a pohledem na to, jak to může podpořit masové přijetí elektromobilů a nabíjecí stanice, která potřebuje mít výkon alespoň 350 kW. Pak by měl existovat odstupňovaný přístup k nabíjení s cenami rozloženými podle různých sazeb nabíjení, což také pomůže optimalizovat životnost baterie.
„Skutečným změnou hry je, když baterie sama o sobě dokáže odeberte celý výkon – nula až 100 procent – za pět minut, a to je to, oč usilujeme. BP nám sděluje, že podle údajů zveřejněných Fastned, skutečné velmi vysoké nabíjení probíhá pouze několik minut a poté opět klesá přímo dolů, aby byla baterie chráněna. S naší technologií je mnohem menší odpor materiálů, takže můžete zůstat v režimu, kterému se říká konstantní proud, který umožňuje plné nabití za pět minut. Někteří větší hráči ukazují, že mohou dosáhnout 30minutového plného nabití za několik let, takže to, čeho StoreDot dosáhl, je skok, pokud jde o schopnosti tohoto odvětví.“
