Μια εκπληκτική νέα τεχνολογία που μπορεί να επαναφορτίσει τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα σχεδόν όσο γρήγορα όσο ένας ανεφοδιασμός με καύσιμα!
Ο Akio Toyoda, πρόεδρος της Toyota Motor Company, δεν είναι απλώς άλλος ένας εταιρικός ηγέτης. Ως οδηγός αγώνων ο ίδιος, με το ψευδώνυμο “Morizo” που χρησιμοποίησε για να συμμετάσχει μυστικά στον 24ωρο αγώνα του Nürburgring το 2007, έχει βαθιά κατανόηση του πώς να κάνει τα αυτοκίνητα Toyota γρηγορότερα. Τώρα, κατευθύνει το μέλλον των ηλεκτρικών οχημάτων για την Toyota με μεγάλα βήματα.
Αυτό ξεκινά με επενδύσεις σε μπαταρίες στερεάς κατάστασης, τις οποίες η Toyota ελπίζει να ενσωματώσει στα οχήματά της ήδη από το 2027, με μαζική παραγωγή που έχει προγραμματιστεί για το 2030 και μετά.
Η τρέχουσα κατάσταση της τεχνολογίας EV
Το ενδιαφέρον για τα ηλεκτρικά οχήματα έχει μειωθεί σημαντικά από την περίοδο ακμής τους στις αρχές της δεκαετίας του 2010. Όταν η τεχνολογία βρισκόταν στα πρώτα της βήματα, υπήρχε μια γραμμική πορεία βελτίωσης. Ωστόσο, αυτή η γραμμικότητα έχει πλέον φτάσει σε πλατό, με τα σημερινά ηλεκτρικά οχήματα να έχουν κατά μέσο όρο περίπου 500 χιλιόμετρα αυτονομίας, σύμφωνα με το Environmental Defense Fund.
Έχουμε φτάσει στο ανώτατο σημείο της τρέχουσας τεχνολογίας μπαταριών, και πολλοί κατασκευαστές αυτοκινήτων στρέφονται τώρα στις μπαταρίες στερεάς κατάστασης ως τη λύση.
Τι είναι μια μπαταρία στερεάς κατάστασης;
Όπως υποδηλώνει το όνομά τους, οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης χρησιμοποιούν στερεούς ηλεκτρολύτες αντί για υγρούς. Η Toyota αναφέρει ότι η νέα τεχνολογία μπαταριών επιτρέπει ταχύτερη κίνηση ιόντων και μεγαλύτερη ανοχή σε υψηλές τάσεις και θερμοκρασίες. Αυτά τα χαρακτηριστικά προσφέρουν πολλά πλεονεκτήματα, ιδιαίτερα μεγαλύτερη αυτονομία και ταχύτερους χρόνους φόρτισης.
Η Toyota λέει ότι οι μπαταρίες του μέλλοντος θα μπορούν να προσφέρουν αυτονομία 1000 χιλιομέτρων και να φορτίζονται γρήγορα από 10% σε 80% σε λιγότερο από 10 λεπτά, δηλαδή περίπου όσο χρόνο χρειάζεται για να ανεφοδιάσετε το τυπικό βενζινοκίνητο όχημά σας.
Οι στερεοί ηλεκτρολύτες μειώνουν επίσης τον κίνδυνο πυρκαγιάς, αυξάνοντας παράλληλα την ενεργειακή πυκνότητα — την ποσότητα ενέργειας που μπορεί να παρέχει μια μπαταρία σε σύγκριση με το βάρος της. Θεωρητικά, αυτό θα επιτρέψει στην Toyota να παράγει ένα πακέτο μπαταριών υψηλότερης χωρητικότητας που είναι ελαφρύτερο και πιο ισχυρό από ποτέ. Για να έχετε μια εικόνα, η ιαπωνική αυτοκινητοβιομηχανία αναφέρει ότι οι πρωτότυπες μπαταρίες της έχουν περίπου το μέγεθος και το πάχος ενός λεπτού σπιράλ σημειωματάριου.
Τι περιορίζει την τρέχουσα τεχνολογία μπαταριών;
Η θερμότητα είναι ο μεγαλύτερος εχθρός της τρέχουσας τεχνολογίας μπαταριών: Η γρήγορη φόρτιση μιας μπαταρίας παράγει τεράστια ποσότητα θερμότητας. Το ίδιο ισχύει και για την ταχεία εκφόρτιση μιας μπαταρίας· είναι ένας από τους λόγους για τους οποίους τα υψηλών επιδόσεων ηλεκτρικά οχήματα δυσκολεύονταν για τόσο μεγάλο χρονικό διάστημα να ολοκληρώσουν έναν πλήρη γύρο στην πίστα Nurburgring Nordschleife μήκους 12,9 μιλίων.
Η Mini ήταν η πρώτη που προσπάθησε να σημειώσει ρεκόρ γύρου το 2010 με ένα πρωτότυπο ηλεκτρικό Mini Cooper, σημειώνοντας έναν όχι ιδιαίτερα εντυπωσιακό χρόνο εννέα λεπτών και 52 δευτερολέπτων.
Ποια είναι τα πρακτικά οφέλη των μπαταριών στερεάς κατάστασης;
Εκτός από τη μεγαλύτερη αυτονομία και τους γρήγορους χρόνους φόρτισης, η Toyota εξετάζει επίσης τα αεροδυναμικά οφέλη των μπαταριών στερεάς κατάστασης. Τα περισσότερα ηλεκτρικά οχήματα έχουν τα πακέτα μπαταριών τοποθετημένα κάτω από το δάπεδο του οχήματος για να διατηρούν χαμηλό το κέντρο βάρους. Ωστόσο, η Toyota λέει ότι οι τρέχουσες μπαταρίες είναι πολύ ψηλές, αναγκάζοντας τα οχήματα να έχουν μεγαλύτερο ύψος από το έδαφος για να μην τρίβονται στο έδαφος.
Αυτό είναι επιζήμιο όχι μόνο για το χειρισμό, αλλά και για την αεροδυναμική. Εάν μειώσουμε το ύψος του πακέτου μπαταριών, μπορεί επίσης να μειωθεί το ύψος του οχήματος, μειώνοντας το CdA (συντελεστής οπισθέλκουσας πολλαπλασιασμένος με την μετωπική επιφάνεια) και αυξάνοντας την πραγματική αυτονομία του.
Για να έχετε μια εικόνα, η Toyota αναφέρει ότι το πακέτο μπαταριών στο πλήρως ηλεκτρικό bZ4X έχει ύψος 150 mm (5,9 ίντσες), ενώ οι μπαταρίες του αύριο θα μπορούσαν να γίνουν όσο λεπτές όσο 120 mm — 4,7 ίντσες. Σίγουρα, αυτό είναι μόλις λίγο πάνω από μία ίντσα ύψους από το έδαφος, αλλά δεν είναι αμελητέο ποσό. Η ιαπωνική αυτοκινητοβιομηχανία ανέφερε επίσης ότι θα μπορούσε να αφαιρέσει άλλα 20 mm για να κατασκευάσει μπαταρίες χαμηλού προφίλ για ηλεκτρικά οχήματα υψηλών επιδόσεων όπου η κατανομή βάρους είναι ακόμη πιο σημαντική.
Υπάρχει ανταγωνισμός;
Όπως είναι αναμενόμενο, η Toyota δεν είναι ο μόνος κατασκευαστής αυτοκινήτων που στοχεύει στην εφαρμογή μπαταριών στερεάς κατάστασης. Η Nissan, η Honda, η Volkswagen, η Mercedes-Benz, η BMW, η Ford, και φυσικά η Tesla — μεταξύ άλλων — εργάζονται όλες για την εφαρμογή μπαταριών στερεάς κατάστασης πριν από το 2030. Θα δούμε πώς θα εξελιχθεί αυτό στις Ηνωμένες Πολιτείες, ανάλογα με τις επιπτώσεις των δασμών στην αυτοκινητοβιομηχανία.
Πολλοί κατασκευαστές εξετάζουν τις υβριδικές μπαταρίες — συνδυάζοντας στερεούς και υγρούς ηλεκτρολύτες — ως μια πιο προσιτή εναλλακτική λύση στο μεταξύ. Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης έχουν πολλά “ιδανικά” οφέλη, αλλά δεν είναι χωρίς συμβιβασμούς. Για παράδειγμα, οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης είναι πολύ πιο περίπλοκες στην παραγωγή, εξακολουθούν να έχουν ανησυχίες μακροζωίας και διογκώνονται σημαντικά κατά τη φόρτιση.
Παρά τις προκλήσεις, η τεχνολογία μπαταριών στερεάς κατάστασης φαίνεται να είναι το επόμενο μεγάλο βήμα για τα ηλεκτρικά οχήματα. Με την υπόσχεση μεγαλύτερης αυτονομίας, ταχύτερης φόρτισης και βελτιωμένης ασφάλειας, αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να ξεπεράσει πολλά από τα εμπόδια που μέχρι τώρα εμπόδιζαν την ευρύτερη υιοθέτηση των ηλεκτρικών οχημάτων.
