Kemajuan dalam autonomi kenderaan elektrik

Kemajuan ketara dari 2010 hingga 2020

Sejak kemunculan kenderaan elektrik di pasaran, hayat bateri sentiasa menarik perhatian dan kontroversi. Bagaimanakah pengilang menangani masalah ini dan apakah kemajuan yang telah dicapai sepanjang dekad yang lalu?

Autonomi kenderaan elektrik: brek di pasaran massa?

Pada tahun 2019, 63% responden kepada barometer Argus Energy menganggap julat sebagai penghalang paling penting untuk berpindah ke kenderaan elektrik. Pemandu kenderaan benar-benar keberatan untuk berfikir tentang perlu mengecas semula kereta mereka beberapa kali untuk melakukan perjalanan yang jauh. Bolehkah pembangunan infrastruktur pengecasan yang tersedia untuk umum mengurangkan kebimbangan ini? Terminal pantas, yang semakin banyak terdapat di tapak rekreasi lebuh raya, memulihkan kapasiti penuhnya untuk kebanyakan model dalam masa kurang daripada 45 minit. Peminat enjin haba tidak akan gagal untuk mengingati bahawa tempoh ini kekal lebih lama daripada petrol penuh.

Walaupun mempercepatkan penempatan stesen pengecasan boleh meyakinkan sesetengah pemandu, jangkaan tetap tertumpu pada autonomi itu sendiri.

Perlukan bantuan untuk bermula?

Meningkatkan autonomi purata

Menurut laporan Global Electric Vehicles Outlook 2021 yang disediakan oleh Agensi Tenaga Antarabangsa, autonomi kenderaan elektrik terus bertambah baik sejak ia diperkenalkan ke pasaran. Oleh itu, kita telah beralih daripada purata autonomi 211 kilometer pada 2015 kepada 338 kilometer pada 2020. Berikut adalah butiran untuk enam tahun yang lalu:

• 2015: 211 km
• 2016: 233 kilometer
• 2017: 267 kilometer
• 2018: 304 kilometer
• 2019: 336 kilometer
• 2020: 338 kilometer

Jika kemajuan yang diperhatikan dalam tempoh lima tahun pertama adalah menggalakkan, seseorang mungkin terkejut dengan genangan antara 2019 dan 2020. Malah, pertumbuhan yang lebih sederhana ini didorong oleh kemasukan model yang lebih kompak ke dalam pasaran. Direka untuk kegunaan bandar, ia mempunyai bateri yang lebih kecil dan oleh itu kurang tahan lama.

Autonomi jenama perdana dalam proses

Oleh itu, pemandu yang mencari lebih autonomi boleh yakin bahawa pengeluar terus menambah baik kenderaan yang boleh melakukan perjalanan jauh, seperti sedan atau SUV. Untuk memahami perkara ini, cuma analisis kapasiti bateri kenderaan tertentu dengan melihat evolusi model mengikut model. Tesla Model S, yang dijual sejak 2012, telah menyaksikan peningkatan autonominya secara berterusan:

• 2012: 426 kilometer
• 2015: 424 kilometer
• 2016: 507 kilometer
• 2018: 539 kilometer
• 2020: 647 kilometer
• 2021: 663 kilometer

Peningkatan biasa ini telah diperolehi melalui pelbagai kaedah. Khususnya, Palo Alto telah mencipta bateri yang lebih besar dan lebih besar sambil menambah baik perisian kawalan Model S. Ia sentiasa dikemas kini untuk menjadikan kenderaan lebih cekap dan mengoptimumkan kapasiti bateri.

Matlamat jangka pendek yang bercita-cita tinggi

Untuk meningkatkan lagi autonomi kenderaan elektrik, beberapa jalan sedang diterokai hari ini. Penyelidik cuba menjadikan bateri lebih cekap kerana pengeluar berusaha untuk "berfikir elektrik" daripada reka bentuk casis kenderaan.

Platform Stellantis baharu untuk elektromotorisasi

Kumpulan Stellantis, pemain utama dalam pasaran automotif, mahu membangunkan rangkaian kenderaan elektriknya. Mulai 2023, 14 daripada jenama kumpulan itu (termasuk Citroën, Opel, Fiat, Dodge dan Jeep) akan menawarkan kenderaan yang dibina pada casis yang direka bentuk sebagai platform elektrik semata-mata. Ini adalah evolusi sebenar pada masa kebanyakan EV menggunakan casis model terma yang setara.

Khususnya, Stellantis komited untuk bertindak balas terhadap penggera kerosakan, yang kekal penting kepada pemandu EV. Oleh itu, pembangun telah memperkenalkan empat platform khusus untuk enjin ini:

• Kecil: ia akan dikhaskan untuk kenderaan bandar dan pelbagai guna seperti Peugeot e-208 atau Fiat 500. Platform ini menjanjikan jarak 500 kilometer.
• Sederhana: Platform ini akan dipasang pada kenderaan sedan yang lebih panjang. Bateri yang sepadan akan menyediakan jarak 700 hingga 800 kilometer.
• Besar: Platform ini akan direka bentuk untuk SUV dengan jarak 500 kilometer yang diisytiharkan.
• Bingkai: Platform keempat akan dikhaskan sepenuhnya untuk kenderaan komersial.

Tujuan penyeragaman ini adalah untuk mengimbangi sebahagian kos elektrifikasi. Selain meluaskan rangkaian, Stellantis juga berharap untuk menawarkan lebih banyak model EV mampu milik. Pendekatan ini dapat dilihat oleh pemandu kenderaan: di Perancis, kos yang lebih tinggi untuk membeli kenderaan elektrik masih sebahagiannya diimbangi oleh premium penukaran, tetapi kemungkinan akan berkurangan pada masa hadapan.

800 kilometer autonomi pada 2025?

Samsung dan bateri keadaan pepejal

Menurut pengeluar, tidak lama lagi autonomi bateri yang dicas akan sama dengan tangki penuh! Penyelidik yang bekerja dengan jenama Samsung memperkenalkan konsep bateri elektrolit pepejal baharu pada Mac 2020. Pada masa ini, bateri litium-ion, yang dilengkapi dengan kebanyakan kenderaan elektrik, beroperasi menggunakan elektrolit cecair atau dalam bentuk gel; bertukar kepada bateri elektrolit pepejal akan bermakna kepadatan tenaga yang lebih tinggi dan pengecasan semula yang lebih cepat.

Dengan dua kali ganda jumlah bateri tradisional, inovasi Samsung ini akan membolehkan EV bergerak sehingga 800 kilometer. Jangka hayat adalah satu lagi hujah yang memihak kepada bateri ini kerana ia boleh dicas semula lebih 1000 kali. Ia kekal untuk lulus kursus pengeluaran ... Jika prototaip Samsung menjanjikan, setakat ini tiada apa yang mengatakan bahawa pengeluar akan mengambil jalan keluar untuk itu!

Inovasi SK dan Pengecasan Super Pantas

Satu lagi syarikat Korea Selatan yang berusaha untuk mencapai 800 km autonomi ialah SK Innovation. Kumpulan itu mengumumkan bahawa ia sedang mengusahakan bateri berasaskan nikel yang baharu, lebih autonomi, berintensiti tinggi, sambil mengurangkan masa pengecasan pada terminal pantas kepada 20 minit! SK Innovation, yang sudah pun menjadi pembekal kepada pengeluar Kia, mahu mengembangkan lagi dan sedang membina beberapa kilang di Georgia. Matlamat utama adalah untuk melengkapkan Ford dan Volkswagen dengan kenderaan elektrik buatan AS.

Pada jarak 2000 kilometer?

Perkara yang mungkin berlaku beberapa tahun lalu untuk fiksyen sains boleh menjadi realiti ketara. Sekumpulan saintis Jerman dan Belanda yang bekerja untuk Fraunhofer dan SoLayTec, masing-masing telah membangunkan proses yang dipatenkan yang dipanggil Spatial Atom Layer Deposition.

(SALD). Tiada perubahan dalam kimia di sini, seperti yang berlaku dengan Samsung dan SK Innovation dari Korea Selatan. Kemajuan yang dicapai berkaitan dengan teknologi bateri. Para penyelidik mempunyai idea untuk menggunakan bahan aktif elektrod dalam bentuk lapisan beberapa nanometer tebal. Oleh kerana pengumpulan ion litium hanya berlaku di permukaan, tidak ada keperluan untuk elektrod yang lebih tebal.

Oleh itu, untuk volum atau berat yang sama, proses SALD mengoptimumkan tiga elemen utama:

• kawasan elektrod berkesan
• keupayaan mereka untuk menyimpan elektrik
• kelajuan pengecasan

Oleh itu, kenderaan yang dilengkapi dengan bateri SALD boleh mempunyai julat tiga kali ganda daripada model paling berkuasa pada masa ini di pasaran. Kelajuan muat semula boleh ditingkatkan lima kali ganda! Frank Verhage, Ketua Pegawai Eksekutif SALD, yang diasaskan untuk memasarkan inovasi ini, berkata jarak 1000 kilometer untuk kereta bandar dan sehingga 2000 kilometer untuk sedan. Pemimpin itu enggan menetapkan rekod autonomi teori, tetapi berharap dapat meyakinkan pemandu. Malah pemandu sporty masih boleh mempunyai kuasa 20 atau 30% selepas menempuh jarak 1000 kilometer, katanya.

Satu lagi berita baik ialah proses SALD serasi dengan kimia berbeza sel sedia ada:

• NCA (nikel, kobalt, aluminium)
• NMC (nikel, mangan, kobalt)
• bateri elektrolit pepejal

Kita boleh bertaruh teknologi ini melangkaui peringkat prototaip, manakala SALD sudah mengatakan ia sedang dalam perbincangan dengan beberapa pengeluar kereta.