5 teknologi bateri kenderaan elektrik untuk dinantikan dalam dekad akan datang

Tuntutan "penerobosan bateri" berleluasa, tetapi beberapa teknologi telah berjaya keluar dari makmal dan menjadi kenderaan elektrik. Pakar seperti Pranav Jaswani dari IDTechEx dan Evelina Stoikou dari BloombergNEF memberitahu Wired bahawa penambahbaikan kecil yang diletakkan dengan baik boleh membuat perbezaan yang besar, tetapi selalunya mengambil masa bertahun-tahun untuk menjadi kenyataan disebabkan keperluan keselamatan, pengesahan pembuatan dan kebolehlaksanaan kewangan.

Litium-ion kekal sebagai tulang belakang era EV

Penemuan besar setakat ini berkisar pada bateri litium-ion. "Litium-ion sangat matang," kata Evelina Stoikou; skala pelaburan dan rantaian bekalan sedia ada menyukarkan kimia lain untuk mengejar dalam dekad yang akan datang. Walaupun begitu, satu perubahan dalam komposisi atau proses boleh menambah kira-kira 50 batu jarak atau mengurangkan kos pembuatan cukup untuk menurunkan harga kereta, kata Pranav Jaswani.

5 langkah yang boleh membuat perubahan yang nyata

LFP: Potong kos, kekalkan kestabilan

Mengapa ia penting: Bateri litium besi fosfat (LFP) menggunakan besi dan fosfat berbanding nikel dan kobalt yang mahal dan sukar untuk dilombong. LFP lebih stabil, merosot dengan lebih perlahan dalam banyak kitaran.

Potensi hasil: Kos bateri dan harga kenderaan yang lebih rendah - terutamanya penting kerana kenderaan elektrik bersaing dengan kereta berkuasa petrol. LFP sudah popular di China dan dijangka merebak ke Eropah dan AS dalam beberapa tahun akan datang.

Cabaran: Ketumpatan tenaga yang lebih rendah, julat yang kurang bagi setiap pek bateri daripada pilihan lain.

Nikel Tinggi dalam NMC: Lebih banyak julat, kurang kobalt

Mengapa ia penting: Meningkatkan kandungan nikel dalam litium nikel mangan kobalt meningkatkan ketumpatan dan julat tenaga tanpa meningkatkan saiz/berat. Ia juga membolehkan pengurangan kobalt, logam yang mahal dan kontroversi etika.

Cabaran: Kestabilan yang berkurangan, risiko keretakan atau letupan yang lebih tinggi, memerlukan reka bentuk yang lebih ketat dan kawalan terma, mengakibatkan peningkatan kos. Lebih sesuai untuk kenderaan elektrik mewah.

Proses elektrod kering: Kurangkan pelarut, tingkatkan kecekapan pengeluaran

Mengapa ia penting: Daripada mencampurkan bahan dengan pelarut dan kemudian mengeringkan, teknologi elektrod kering mencampurkan serbuk kering sebelum menyalut dan melamina. Kurang pelarut mengurangkan risiko alam sekitar, kesihatan dan keselamatan; menghapuskan langkah pengeringan boleh mengurangkan masa pemulihan, meningkatkan kecekapan dan mengurangkan ruang pembuatan—semuanya mengurangkan kos.

Status penggunaan: Tesla telah digunakan pada anod; LG dan Samsung SGI sedang menguji talian.

Cabaran: Pemprosesan serbuk kering secara teknikalnya rumit, memerlukan penalaan halus untuk menstabilkan pengeluaran besar-besaran.

Sel-ke-Pek: Manfaatkan kelantangan, tambah kira-kira 80 km

Mengapa ia penting: Dengan melangkau modul dan meletakkan sel terus ke dalam pek bateri, lebih banyak sel boleh dihimpit ke dalam ruang yang sama. Menurut Pranav Jaswani, teknologi ini boleh menambah jarak kira-kira 80 km dan meningkatkan kelajuan tertinggi, sambil mengurangkan kos pembuatan. Tesla, BYD dan CATL sudah menggunakannya.

Cabaran: Mengawal ketidakstabilan terma dan kekuatan struktur adalah lebih sukar tanpa modul; menggantikan sel yang rosak menjadi rumit, malah memerlukan membuka atau menggantikan keseluruhan kluster.

Anod silikon: Tenaga padat, cas pantas 6–10 minit

Mengapa ia penting: Menambah silikon pada anod grafit meningkatkan kapasiti storan (julat yang lebih panjang) dan mengecas lebih cepat, mungkin mengambil masa hanya 6–10 minit untuk mengecas sepenuhnya. Tesla telah mencampurkan beberapa silikon; Mercedes-Benz dan General Motors berkata mereka semakin hampir dengan pengeluaran besar-besaran.

Cabaran: Silikon mengembang/mengecut secara kitaran, menyebabkan tekanan mekanikal dan keretakan, yang merendahkan kapasitinya dari semasa ke semasa. Ini kini biasa berlaku pada bateri kecil seperti yang terdapat pada telefon atau motosikal.

Teknologi	Faedah utama	Cabaran	Status
LFP	Kos rendah, stabil, degradasi perlahan	Ketumpatan tenaga rendah	Popular di China; dijangka meningkat di EU/AS
Nikel Tinggi (NMC)	Meningkatkan ketumpatan, mengurangkan kobalt	Kurang stabil, kos kawalan haba yang tinggi	Sesuai untuk kereta mewah
Elektrod kering	Kurangkan pelarut, tingkatkan kecekapan, rendahkan kos	Cabaran teknikal dalam mengendalikan serbuk kering	Tesla (anod); LG, Samsung SGI diuji
Sel-untuk-Pek	Tambah jarak ~80 km, kurangkan kos	Kawalan haba, sukar dibaiki	Aplikasi Tesla, BYD, CATL
Anod silikon	Julat lebih jauh, cas pantas 6–10 minit	Pengembangan menyebabkan keretakan dan kehilangan kapasiti.	Mendekati pengeluaran besar-besaran

Teknologi yang menjanjikan tetapi masih jauh dari pasaran

Ion natrium: Mudah didapati, murah, stabil haba

Mengapa ia penting: Natrium adalah murah, banyak dan lebih mudah diproses berbanding litium, mengurangkan kos rantaian bekalan. Bateri natrium-ion kelihatan lebih stabil dan berfungsi dengan baik dalam suhu yang melampau. CATL berkata ia akan memulakan pengeluaran besar-besaran tahun depan, dan bateri itu boleh menyumbang sebanyak 40% daripada pasaran kereta penumpang China.

Cabaran: Ion natrium lebih berat, mempunyai ketumpatan tenaga yang lebih rendah, dan lebih sesuai untuk penyimpanan pegun. Teknologi ini masih di peringkat awal, dengan sedikit pembekal dan sedikit proses yang terbukti.

Bateri keadaan pepejal: Ketumpatan tinggi, lebih selamat tetapi sukar untuk dihasilkan

Mengapa ia penting: Menggantikan elektrolit cecair/gel dengan yang pepejal menjanjikan ketumpatan yang lebih tinggi, pengecasan yang lebih pantas, hayat yang lebih lama dan risiko kebocoran yang lebih rendah. Toyota berkata ia akan melancarkan kereta dengan bateri keadaan pepejal pada 2027 atau 2028. BloombergNEF meramalkan bahawa menjelang 2035, bateri keadaan pepejal akan menyumbang 10% daripada pengeluaran kenderaan elektrik dan penyimpanan.

Cabaran: Sesetengah elektrolit pepejal berfungsi dengan baik pada suhu rendah; pembuatan memerlukan peralatan baru; lapisan elektrolit bebas kecacatan sukar dibuat; konsensus industri mengenai pemilihan elektrolit adalah kurang, menjadikan rantaian bekalan sukar.

Idea yang luar biasa tetapi sukar untuk dipopularkan

Pengecasan tanpa wayar: Kemudahan maksimum, halangan kos

Mengapa ia penting: Tempat letak kereta dan pengecasan tanpa plug-in adalah sesuatu yang dikatakan oleh beberapa pengeluar akan tersedia tidak lama lagi; Porsche sedang mempamerkan prototaip dengan rancangan untuk melancarkan versi komersial tahun depan.

Cabaran: Pengecasan berwayar kini cekap dan jauh lebih murah untuk dipasang, menurut Pranav Jaswani. Pengecasan wayarles mungkin muncul dalam beberapa kes khusus, seperti bas mengecas di sepanjang laluan mereka semasa diletakkan di dok, tetapi ia tidak mungkin menjadi pilihan arus perdana.

Kesimpulan: Jangkaan adalah berasas, tetapi evolusi memerlukan masa

Teknologi bateri yang paling menjanjikan hari ini kebanyakannya pengoptimuman dalam sistem litium-ion: LFP untuk mengurangkan kos, nikel tinggi untuk meningkatkan ketumpatan, elektrod kering dan Cell-to-Pack untuk mengurangkan kos pembuatan, anod silikon untuk meningkatkan kelajuan pengecasan. Sementara itu, natrium-ion dan keadaan pepejal mempunyai potensi jangka panjang tetapi banyak halangan pengeluaran. Seperti yang ditekankan oleh pakar, walaupun perubahan kecil boleh mengambil masa sehingga 10 tahun untuk muncul dalam kenderaan elektrik – dan hanya penambahbaikan yang melepasi piawaian keselamatan dan pertimbangan ekonomi akan mempunyai peluang untuk mencapai pasaran.

Sumber: https://baonghean.vn/5-cong-nghe-pin-xe-dien-dang-ky-vong-trong-thap-ky-toi-10310384.html