24 Kasım Çarşamba günü, Driving into the Future'ın en son yuvarlak masası, Kanada pil üretiminin geleceğinin nasıl görünebileceğini tartışacak.İster iyimser olun - 2035 yılına kadar tüm arabaların elektrikli olacağına gerçekten inanıyor olun - veya bu iddialı hedefe ulaşamayacağımızı düşünün, pille çalışan arabalar geleceğimizin önemli bir parçası.Kanada bu elektrik devriminin bir parçası olmak istiyorsa, gelecekte otomotiv güç sistemlerinin lider üreticisi haline gelmenin bir yolunu bulmalıyız.Geleceğin nasıl göründüğünü görmek için, bu Çarşamba Doğu Saati ile 11:00'de Kanada'da bizim için en son pil üretimi yuvarlak masa toplantısını izleyin.
Katı hal pillerini unutun.Aynı şey, silikon anotlarla ilgili tüm abartılar için de geçerli.Evde şarj edilemeyen övülen alüminyum hava pili bile elektrikli araç dünyasını sarsamaz.
Yapısal batarya nedir?Bu iyi bir soru.Neyse ki mühendislik uzmanlığım yokmuş gibi davranmak istemeyen benim için cevap basit.Mevcut elektrikli arabalar, arabaya takılı pillerle çalışır.Oh, kalitelerini gizlemenin yeni bir yolunu bulduk, bu da tüm bu lityum-iyon pilleri kasanın zeminine yerleştirmek ve artık EV tasarımıyla eşanlamlı olan bir "kaykay" platformu yaratmak.Ama yine de arabadan ayrılar.İsterseniz bir eklenti.
Yapısal piller, tüm şasiyi pil hücrelerinden yaparak bu paradigmayı alt üst eder.Görünüşte rüya gibi bir gelecekte, sadece yük taşıyan zemin pilleri içermekle kalmayacak, aynı zamanda gövdenin belirli kısımları A sütunları, çatılar ve hatta bir araştırma kurumunun gösterdiği gibi, bu mümkün. hava filtresi basınçlı oda-sadece pillerle donatılmamış, aslında pillerden oluşmuştur.Büyük Marshall McLuhan'ın sözleriyle, araba bir aküdür.
Modern lityum-iyon piller yüksek teknoloji gibi görünseler de ağırdırlar.Lityum iyonun enerji yoğunluğu benzininkinden çok daha azdır, bu nedenle fosil yakıtlı araçlarla aynı menzili elde etmek için modern EV'lerdeki piller çok büyüktür.Çok büyük.
Daha da önemlisi, ağırdırlar.“Geniş yükte” ağır gibi.Şu anda bir pilin enerji yoğunluğunu hesaplamak için kullanılan temel formül, her bir kilogram lityum iyonun yaklaşık 250 watt-saat elektrik üretebilmesidir.Veya kısaltma dünyasında mühendisler tercih eder, 250 Wh/kg.
Biraz matematik yapın, 100 kWh pil, Model S piline takılı bir Tesla gibidir, bu da nereye giderseniz gidin yaklaşık 400 kg pil sürükleyeceğiniz anlamına gelir.Bu en iyi ve en verimli uygulamadır.Meslekten olmayan bizler için 100 kWh'lik bir pilin yaklaşık 1.000 pound ağırlığında olduğunu tahmin etmek daha doğru olabilir.Yarım ton gibi.
Şimdi, 213 kWh'ye kadar dahili güce sahip olduğunu iddia eden yeni Hummer SUT gibi bir şey hayal edin.General verimlilikte bazı atılımlar bulsa bile, en iyi Hummer yine de yaklaşık bir ton pil sürükleyecektir.Evet, daha uzağa gidecek, ancak tüm bu ek avantajlar nedeniyle, menzildeki artış pilin iki katına çıkmasıyla orantılı değil.Elbette kamyonunun buna uygun daha güçlü - yani daha az verimli - bir motoru olmalıdır.Daha hafif, daha kısa menzil alternatiflerinin performansı.Her otomotiv mühendisinin (hız veya yakıt ekonomisi için) size söyleyeceği gibi, ağırlık düşmandır.
Yapısal batarya burada devreye giriyor. Arabaları mevcut yapılara eklemek yerine bataryalardan yaparak, eklenen ağırlığın çoğu ortadan kalkıyor.Bir dereceye kadar - yani, tüm yapısal şeyler bataryaya dönüştürüldüğünde - arabanın seyir menzilini artırmak, neredeyse hiç ağırlık kaybına yol açmaz.
Tahmin edeceğiniz üzere -çünkü orada oturup "Ne harika bir fikir!" diye düşündüğünüzü biliyorum- bu zekice çözümün önünde engeller var.Birincisi, herhangi bir temel pil için yalnızca anot ve katot olarak kullanılabilen, aynı zamanda yeterince güçlü ve çok hafif olan malzemelerden pil yapma becerisinde ustalaşmaktır!-İki tonluk bir arabayı ve yolcularını taşıyabilecek bir yapı ve güvenli olacağı umulmaktadır.
Chalmers Teknoloji Üniversitesi tarafından üretilen ve İsveç'in en ünlü iki mühendislik üniversitesi olan KTH Royal Institute of Technology tarafından yatırım yapılan bugüne kadarki en güçlü yapısal bataryanın iki ana bileşeninin karbon fiber ve alüminyum olması şaşırtıcı değildir.Temel olarak, negatif elektrot olarak karbon fiber kullanılır;pozitif elektrot, lityum demir fosfat kaplı alüminyum folyo kullanır.Karbon fiber aynı zamanda elektronları da ilettiği için ağır gümüş ve bakıra ihtiyaç yoktur.Katot ve anot, aynı zamanda bir elektrolit içeren bir cam elyaf matrisi tarafından ayrı tutulur, bu nedenle elektrotlar arasında yalnızca lityum iyonlarını taşımakla kalmaz, aynı zamanda yapısal yükü ikisi arasında dağıtır.Bu tür her pil hücresinin nominal voltajı 2,8 volttur ve mevcut tüm elektrikli araç pilleri gibi, günlük elektrikli araçlarda ortak olan 400 V ve hatta 800 V üretmek için birleştirilebilir.
Bu açık bir sıçrama olsa da, bu yüksek teknolojili hücreler bile prime time için hazır değil.Enerji yoğunlukları, kilogram başına yalnızca 25 watt-saat ihmal edilebilir düzeydedir ve yapısal sertlikleri, çerçeve cam elyafından yalnızca biraz daha güçlü olan 25 gigapaskaldır (GPa).Bununla birlikte, İsveç Ulusal Uzay Ajansı'nın finansmanıyla, en son sürüm artık araştırmacıların sertlik ve enerji yoğunluğuna sahip olduğunu iddia ettiği alüminyum folyo elektrotlar yerine daha fazla karbon fiber kullanıyor.Aslında, bu en yeni karbon/karbon pillerin kilogram başına 75 watt-saat elektrik ve 75 GPa Young modülü üretmesi bekleniyor.Bu enerji yoğunluğu hala geleneksel lityum iyon pillerin gerisinde kalabilir, ancak yapısal sertliği artık alüminyumdan daha iyidir.Yani bu pillerden üretilen elektrikli araç şasi diyagonal bataryası yapısal olarak alüminyumdan yapılan batarya kadar güçlü olabilir ancak ağırlığı büyük ölçüde azalacaktır.
Bu ileri teknoloji pillerin ilk kullanımı neredeyse kesinlikle tüketici elektroniğidir.Chalmers Profesörü Leif Asp şunları söyledi: "Birkaç yıl içinde, bugünün ağırlığının yalnızca yarısı kadar olan ve daha kompakt bir akıllı telefon, dizüstü bilgisayar veya elektrikli bisiklet yapmak tamamen mümkün."Ancak, projeden sorumlu kişinin belirttiği gibi, “Biz burada gerçekten sadece hayal gücümüzle sınırlıyız.”
Batarya, modern elektrikli araçların sadece temeli değil, aynı zamanda en zayıf halkasıdır.En iyimser tahmin bile mevcut enerji yoğunluğunun yalnızca iki katını görebilir.Ya hepimizin vaat ettiği inanılmaz menzili elde etmek istiyorsak - ve görünüşe göre birileri her hafta şarj başına 1.000 kilometre vaat ediyorsa?— Arabalara pil eklemekten daha iyisini yapmamız gerekecek: pillerden araba yapmak zorunda kalacağız.
Uzmanlar, Coquihalla otoyolu da dahil olmak üzere bazı hasarlı yolların geçici olarak onarılmasının birkaç ay süreceğini söylüyor.
Postmedia, aktif ancak özel bir tartışma forumu sürdürmeye kararlıdır ve tüm okuyucuları makalelerimiz hakkındaki görüşlerini paylaşmaya teşvik eder.Yorumların web sitesinde görünmesi bir saati bulabilir.Yorumlarınızı alakalı ve saygılı tutmanızı rica ediyoruz.E-posta bildirimlerini etkinleştirdik - bir yorum yanıtı alırsanız, takip ettiğiniz bir yorum dizisi güncellenirse veya bir kullanıcının yorumunu takip ederseniz, artık bir e-posta alacaksınız.Daha fazla bilgi ve e-posta ayarlarının nasıl düzenleneceğine ilişkin ayrıntılar için lütfen Topluluk Kurallarımızı ziyaret edin.