Budoucnost baterií

Nová technologie baterií by mohla nejen umožnit masové přijetí elektromobilů, ale mohla by být klíčem k čisté energii. V tomto exkluzivním rozhovoru generální ředitel Dr. Doron Myersdorf řeší některé problémy kolem baterií EV a jak je lze vyřešit, skladování energie a budoucí vývoj

Můžete pro každého, kdo o StoreDot neslyšel, vysvětlit, co děláte?

Vyvíjíme inovativní materiály pro ultrarychlé nabíjení Li-ion baterií. Chceme být schopni plně nabít vozidla za pět minut.

Generální tajemník Amnesty International řekl:Každá fáze životního cyklu baterie, od těžby nerostů po likvidaci, přináší lidská práva a rizika pro životní prostředí. Souhlasíte s tímto tvrzením?

Ano! Proto jsme vyvinuli nejmodernější laboratoře pro syntézu organických materiálů, které dokážou snížit na minimum nebo dokonce nahradit některé problematické materiály, jako je kobalt.

Vzhledem k tomu, že poptávka bude pouze růst, co lze udělat pro generální opravu tohoto zdroje energie?

Ke zlepšení hustoty energie a odolnosti baterií jsou zapotřebí nové a inovativní materiály.

Výrobci baterií tvrdí, že baterie vydrží přibližně deset let, ale jaké jsou vyhlídky na to, že pak budou moci baterii vyjmout a použít ji v jiných aplikacích?

Velmi vysoko. Využití baterií druhého typu je nově vznikající oblastí a podporuje vyrovnávání sítě a také vyrovnávací paměť pro rychlonabíjecí stanice.

Koncepční obytný vůz Nissan x OPUS využívá baterie EV druhé životnosti

A co konec životnosti – jak můžete vzít technologie a materiály součástí a znovu je použít nebo recyklovat?

To je obrovská výzva, do které společnosti začínají vážně investovat teprve nyní. Vzhledem k tomu, že úspory z rozsahu donedávna neexistovaly, tato oblast se stále rodí. Pokud by se do toho investovalo více výzkumu a vývoje, pak by bylo více možností extrahovat materiály.

V současné době jsou všechny přední baterie – včetně té pro Nissan LEAF – založeny na lithium-iontové technologii a většina výzkumníků se domnívá, že vylepšení li-iontových článků mohou vytlačit maximálně o 30 procent více energie podle hmotnosti. To znamená, že li-ion články nikdy neposkytnou elektromobilům dojezd 800 kilometrů na benzínovou nádrž. Jak to můžeme změnit? Jaké další technologie by mohly být komerčně životaschopné?

Ultrarychlé nabíjení [tj. pět minut] může zmírnit úzkost z rozsahu jiným způsobem. StoreDot navrhuje, aby místo přehnaného navrhování velkých baterií [tj. na 800 km], poskytneme řidiči zážitek z nabíjení, který je stejně rychlý jako tankování, s určitým kompromisem v celkovém dojezdu. Skutečnost, že byste mohli své auto okamžitě nabít, by vám poskytla téměř neomezený počet najetých kilometrů, takže úzkost z dojezdu by úplně zmizela.

Jak by mohlo být vytvoření nové baterie s použitím platinových kovů pozitivní pro průmysl?

Tato technologie stále není dostupná pro elektromobily. Platina a palladium vyžadují mnohem další výzkum, aby se uvolnil potenciál chemie baterií Lithium Air a Lithium Sulphur ke zvýšení jejich vybíjecí kapacity a cyklovatelnosti. Pro komercializaci takové nové bateriové technologie je zapotřebí alespoň dalších deset let výzkumu a vývoje.

A co polovodičové baterie?

Pevné skupenství je místo, kde nahrazujete elektrolyty v bateriích, kapalinu, pevným materiálem, který umožňuje mnohem větší hustotu energie, která je také bezpečnější. Jsou také dalším velkým příslibem, který vyžaduje zásadní inovace nových materiálů. Je to zajímavé pro malé baterie, ale ne tak životaschopné pro EV v příštích letech. Podle mého názoru nejsou zvláště důležité pro rychlé nabíjení, protože tepelné problémy jsou příliš vážné.

Je zřejmé, že VW myslí jinak než StoreDot, protože dokončil dohodu s QuantumScape, aby umožnil průmyslovou úroveň výroby polovodičových baterií

Jak mohou vylepšení softwaru a hardwaru zajistit delší životnost baterie a uložit více energie?

Systémy správy baterií (BMS) elektrických vozidel jsou stále sofistikovanější a dokážou v reálném čase řídit stav článků a zároveň zajistit optimální využití na základě jízdních návyků řidiče a měnících se podmínek vozovky a klimatu.

Pokud mají být elektromobily masově přijaty, bude nutné podstatně zvýšit energetickou hustotu baterií, ale také se bude muset snížit jejich cena. Jak zlevníme baterie?

Vzhledem k dnešnímu většímu rozsahu výroby je organické meziroční zlepšení Li-ion 5 procent. zatímco náklady jsou sníženy podobnou sazbou. Kromě toho mohou nové a inovativní materiály, jako je to, co vyvíjí StoreDot, tuto organickou míru zdvojnásobit. Do roku 2030 tedy náklady dosáhnou 75 USD za kWh. Ceny také neustále klesají s nabídkou a poptávkou.

Jak můžeme zvýšit bezpečnost baterií?

Bezpečnost je nejdůležitějším parametrem naší konstrukce baterií. Ve StoreDot jsme představili keramické separátory a také aditiva, která ve složení a struktuře článků odpuzují oheň. Provádíme desítky bezpečnostních testů pro každou formulaci a používáme Data Science k určení bezpečnějších baterií, které dosáhnou úrovně bezpečnosti PPB (část za miliardu) a budou mnohem bezpečnější než vozidlo se spalovacím motorem.

Jak vidíte, že skladování energie hraje roli při přechodu ekonomik na nízkouhlíkové zdroje energie?

Problémem lidstva ještě před 50 lety bylo, jak vyrábět elektřinu, kdy energetické společnosti začaly spalovat uhlí a plyn atd. Tento problém je nyní méně aktuální, protože máme alternativy k fosilním palivům. Hlavní problém se tedy posunul a nyní je výzvou schopnost přenést tuto energii a zpřístupnit ji lidem, kde a kdy potřebují, a udržet města čistá od fosilních paliv. Baterie hrají klíčovou roli při získávání alternativních zdrojů energie a jejich dodávání na „poslední míli“.

Renault se podílí na podpoře energetického přechodu opětovným používáním baterií ze svých elektrických vozidel pro stacionární skladování energie.

Úplný přechod na obnovitelné zdroje energie bude vyžadovat větší kapacitu baterie, než jaká je v současnosti na světě. Světová produkce lithium-iontových baterií je asi 35 gigawatthodin ročně. To se bude zvyšovat, ale i s novými materiály elektrod je pochybné, zda baterie dokážou pokrýt světové potřeby elektřiny. Jak to můžeme vyřešit?

Baterie nebudou jediným řešením pro ukládání energie. Existují i ​​jiná řešení, jako jsou palivové články, setrvačníky a tak dále, která nám umožňují ukládat energii. Přesto jsou pro osobní automobil v příštích desetiletích nejúčinnějším řešením li-ion baterie; v budoucnu by však mohly být pokroky v LSD bateriích nebo vodíkových článcích. Giga Factory společnosti Tesla/Panasonic v Nevadě měla v roce 2014 35 GwH, takže se domnívám, že dnešní číslo, které jste uvedli, je nejméně třikrát tolik.

Kdy si myslíte, že nastane bod zlomu pro elektromobily?

2025

Jaký budoucí vývoj vás nejvíce těší?

Schopnost používat EV nejen jako vozidlo, ale také jako záložní napájení pro domácnost, stejně jako vyvažování Power Grid, takže s podporou AI je celkový problém skladování energie světa optimalizován napříč vozidly, domy a síť v jednom kontinuu. Tímto způsobem můžeme ušetřit globální optimální problém energie na rozdíl od řešení lokálního problému u jednotlivých vozidel.

Společný projekt mezi Zero Carbon Futures a SR Technology Innovations zkoumá možnost využití energie v bateriích EV jako úložiště energie v domácím nebo pracovním prostředí, ať už pro nabíjení vozidel, poskytování nouzového zdroje energie nebo dodávání energie zpět do sítě.

Takže podle vás jsou elektromobily jedinou cestou vpřed, protože řeší nejen problémy s nulovými emisemi, ale také spoustu dalších problémů?

Přesně tak, ale nezapomínejme, že velká vozidla jsou součástí letošní revoluce a elektrická vozidla se stávají propojenými a autonomními. Všechny tyto mega trendy se spojují s revolucí elektrických vozidel a rychlé nabíjení je středem této dokonalé bouře. Ale tyto věci potřebují čas, aby se rozrostly, aby byl celý zážitek rychlý a pohodlný.

Máte něco, co byste chtěli přidat?

Jen představa, že k tomu, aby se elektromobily skutečně dostaly na další krok, potřebujete novou technologii baterií. To je důvod, proč jsme založili StoreDot, abychom zavedli výzkum a vývoj do nových a vylepšených baterií.