Плотность энергии в 10 раз выше, чем у литиевой батареи? Porsche разрабатывает кремниевую анодную батарею и планирует массово производить ее в течение 5 лет
Испанский ежедневный веб-сайт «Public» недавно сообщил, что производство аккумуляторов является важным источником выбросов углерода в процессе производства электромобилей, составляя от 25% до 40% от общего объема выбросов. Все больше и больше производителей работают над сокращением выбросов в этой области, но Porsche хочет пойти дальше. Компания разрабатывает батарею с лучшей производительностью и меньшим углеродным следом. Это идеальная батарея?
Porsche инвестирует около 1 миллиарда евро в течение следующих 10 лет в различные меры по декарбонизации, включая сокращение выбросов углекислого газа со своих сборочных заводов, говорится в докладе. Производство Porsche Taycan в Цуффенхаузене (Штутгарт, Германия) с самого начала является углеродно-нейтральным, но создание автомобиля - это гораздо больше, чем сборка всех деталей на производственной линии.
Аккумуляторы являются одним из важных источников выбросов при производстве электромобилей. В этой связи многочисленные этапы производства преобразования сырья, такого как никель и кобальт, в рафинированные продукты, которые могут быть использованы в батареях, потребляют огромное количество энергии.
На недавней пресс-конференции Бенджамин Пасенберг, глава высоковольтных систем в Porsche, сказал: «Наличие зеленой энергии очень важно, особенно в производстве аккумуляторов, где для нагрева вещей требуется много энергии». Тем не менее, использование только зеленых (или с низким уровнем выбросов) источников энергии для производства батарей недостаточно для Porsche (или других производителей) для достижения своих целей по выбросам. Существует также необходимость переосмыслить саму батарею, чтобы уменьшить загрязнение, возникающее в результате практики производства батарей.
С этой целью Porsche работает над новой батареей. Говорят, что батарея более мощная, заряжается быстрее и имеет меньший углеродный след, чем нынешние батареи. Используемая технология заключается в использовании большего количества кремния в аноде батареи, а не графита, обычно используемого сегодня.
По словам Отмара Бичера, главы отдела электромобилей Porsche, кремниевые аноды в 10 раз более энергоемкие. Porsche ожидает на 20-25 процентов больше ватт-часов на литр объема, чем сегодняшние обычные литий-ионные аккумуляторы. То есть при определенной энергетической емкости объем батареи меньше. Улучшенная энергоэффективность батарей, в свою очередь, означает, что для питания автомобиля требуется меньше батарей, что снижает общий вес (а также уменьшает пространство, необходимое для батарей).
Меньший вес автомобиля также означает более низкое потребление батареи, но где положительное влияние на окружающую среду? Во-первых, конструкция этой новой ячейки снижает требования к материалу для структуры алюминиевой ячейки (корпуса) по сравнению с конструкциями цилиндрических ячеек. Производство алюминия является одним из важных источников выбросов углерода для автомобилей. Согласно недавнему исследованию Volvo, на алюминий приходится 30 процентов выбросов, которые возникают при производстве современных автомобильных материалов, даже больше, чем сама батарея. Таким образом, сокращение использования алюминия также снижает большую часть выбросов. Хотя никаких подробностей не было опубликовано, Porsche сказал, что батарея также будет заряжаться быстрее.
С другой стороны, содержание кобальта в таких батареях будет уменьшено. В настоящее время известно, что кобальт труднодоступен, очень дорог и оказывает большое влияние на окружающую среду. Кобальт в настоящее время составляет 20 процентов катодного материала батареи Taycan, и Porsche надеется, что его новая технология снизит долю кобальта до 5-10 процентов.
Чтобы еще больше сократить выбросы, Porsche сосредоточится на цепочке поставок. Немецкая компания будет поставлять кобальт, никель и другое сырье как можно больше из Европы, чтобы она была ближе к месту, где будут производиться новые батареи, недалеко от научно-исследовательского центра Porsche в Вайссахе. По словам соответствующего лица, отвечающего за Porsche, закупая катодные материалы у Schwarzheide, Германия вместо моей страны может сократить выбросы углекислого газа на 25%.
Кроме того, Porsche подталкивает своих поставщиков к производству батарей и других компонентов полностью из возобновляемых источников энергии. Немецкий автопроизводитель заявил, что больше не будет рассматривать долгосрочные контракты с поставщиками, которые не хотят использовать сертифицированную «зеленую» энергию. Porsche говорит, что на цепочку поставок приходится около 20 процентов от общего объема выбросов парниковых газов автопроизводителя. Этот показатель вырастет примерно до 40 процентов к 2030 году, поскольку производство переходит на электромобили.
Большой вопрос в том, когда мы увидим эту «идеальную» батарею Porsche в дорожном автомобиле? Как и многие другие технологии в автомобильном секторе, он будет использоваться сначала в гоночных автомобилях, где высокая производительность и возможности быстрой зарядки имеют первостепенное значение. Отмар Бичер сказал: «Как правило, мы находимся в 2-3 годах от перехода на серийные автомобили. Так что мы увидим это в серийных автомобилях после 2025 года». Porsche рассчитывает коммерциализировать высокопроизводительную батарею в течение пяти лет.
С точки зрения производства, цель состоит в том, чтобы достичь минимальной годовой выработки в 100 МВт-ч, достаточной для питания около 1000 автомобилей. Это наводит нас на мысль, что изначально он будет предназначен только для какой-то несерийной модели, возможно, какого-то очень высокопроизводительного суперкара.
Конечно, это не идеальная батарея. Идеальная батарея заряжается за считанные секунды, не перегревается и не теряет емкость с течением времени, а также легкая и недорогая в производстве. Мы, вероятно, никогда не увидим батарею со всеми этими функциями в одном, но в краткосрочной и среднесрочной перспективе батарея Porsche становится довольно близкой - по крайней мере, в теории - идеальной батареей. (скомпилировано / Ли Цзыцзянь)
