Как будущая аккумуляторная технология Porsche произведет революцию в электромобилях

Jun 05, 2023

Твердотельные батареи еще далеки от производства, но Porsche намерена продолжать совершенствовать батареи на основе лития.

Усилия Porsche по электрификации были хорошо приняты. Taycan — один из лучших электромобилей, которые вы можете купить, особенно с точки зрения впечатлений от вождения. В то же время его платформа J1, которую Porsche также предоставила Audi для e-tron GT, обладает высокими возможностями, когда речь идет как о зарядке через 800-вольтовую архитектуру, так и о приличном (но не лучшем в своем классе) запасе хода. Можно с уверенностью сказать, что первая попытка Porsche создать электромобиль оказалась весьма успешной. Это один из автомобилей, который придал электромобилям веселый и динамичный имидж, и в ближайшие несколько лет мы можем ожидать еще большего от усилий Porsche по электрификации.

Связанный: Вот что мы знаем о будущей линейке электромобилей Porsche

Поскольку заправочных станций по-прежнему больше, чем зарядных станций, и, следовательно, они расположены далеко друг от друга, беспокойство по поводу запаса хода — явление вполне реальное. В ближайшие годы ситуация изменится, поскольку Porsche ожидает дальнейших улучшений в области литий-ионных аккумуляторов в сотрудничестве с Cellforce Group и Group14 Technologies. Литий-ионные батареи представляют собой многокомпонентную систему, а это означает, что, хотя эти батареи в основном соответствуют современным требованиям по запасу хода, зарядке и безопасности, простое изменение некоторых других ингредиентов может привести к значительному улучшению производительности.

Анод, например, в настоящее время изготавливается из графита, но в качестве альтернативы изучается кремний. За счет использования кремния общая емкость литий-ионного аккумулятора увеличивается. Фактически, доктор Стефани Эдельберг, инженер-специалист по аккумуляторным элементам в Porsche Engineering, говорит: «Кремний представляет особый интерес, поскольку он занимает второе место по весу после лития, что позволяет создавать элементы с очень высокой плотностью энергии. Более того, это второй по распространенности элемент в земной коре».

Итак, если использование кремния в качестве анода так выгодно, почему же оно еще не реализовано в батареях? Проблема заключается в том, что кремний поглощает литий, что может увеличить размер частиц на 300 процентов. Это приведет к механическому напряжению материала и электрода, что приведет к сокращению срока службы аккумулятора. Поэтому основная цель здесь состоит в том, чтобы в анодах использовалась высокая доля кремния — до 80 процентов, и это то, над чем Cellforce Group в настоящее время работает с Porsche.

Связанный: Что никто вам не говорит о твердотельных батареях

Помимо кремния в аноде, еще одна технология, которая помогает улучшить упаковку аккумуляторов, — это так называемая технология «от ячейки к упаковке». По словам профессора Максимилиана Фихтнера, директора Института Гельмгольца в Ульме (HIU) и руководителя исследовательского подразделения систем хранения энергии в Технологическом институте Карлсруэ (KIT), элементы интегрируются прямо в сам аккумуляторный блок, что исключает «маленькие» накипь в текущих батареях». Традиционно элементы размером с плитку шоколада соединяются индивидуально, но благодаря методу «ячейка-пакет» ячейки длиной до 1,20 метра (3,94 фута) теперь плотно упакованы, что позволяет увеличить объем хранения и улучшить охлаждение в помещении. меньшая или более плотная упаковка. По словам Фихтнера, в результате всех этих среднесрочных инноваций, от кремниевого анода до плотной упаковки аккумуляторных элементов, мы можем ожидать, что будущие Porsche будут иметь запас хода в 1300 км (807,78 миль) или увеличится примерно на 30–50 км. процент.

По теме: 10 электромобилей, которым как можно скорее нужны твердотельные аккумуляторы!

Хотя большой запас хода станет огромным благом для покупателей электромобилей, также будет полезно ускорить зарядку, чтобы она была такой же быстрой, как и заправка бензином. Маркус Греф, главный операционный директор Cellforce Group, говорит, что использование кремния в качестве анода также может ускорить зарядку с 10 до 80 процентов менее чем за 15 минут по сравнению с нынешней 800-вольтовой архитектурой Taycan, которая способна выполнить тот же подвиг за 22,5 минуты. Кроме того, использование более высокой доли никеля в катоде обеспечивает более высокую зарядную емкость. Но какой смысл иметь аккумулятор, способный воспринимать большую мощность, если зарядное устройство не справляется с этой задачей, верно? Будущая архитектура электромобилей Porsche сможет обеспечить быструю зарядку постоянного тока мощностью более 500 кВт по сравнению с уже быстрой зарядкой постоянным током Taycan мощностью 270 кВт. Чтобы зарядное устройство могло обрабатывать такую ​​мощность, в будущем зарядным станциям потребуется активное охлаждение, чтобы все 500 кВт мощности могли эффективно и непрерывно передаваться в аккумулятор.