Embriyonik pil kimyaları ve ilgili teknolojiler, daha uygulanabilir ve sürdürülebilir çözümler bulmak için birlikte çalışan teknoloji yenilikçileri ve OEM’lerle yarının küresel elektrikli araç (EV) pazarını şekillendirmeye yardımcı oluyor. Ancak net sıfıra giden yolda tüketici talebini karşılayacak kadar hızlı gelecekler mi?
IEA’nın Mayıs 2022’de yayınlanan en son verilerine göre, hem tamamen elektrikli hem de plug-in hibrit modeller de dahil olmak üzere elektrikli otomobil satışlarının 2021’de 6,6 milyona ulaşmasıyla EV’ler için küresel pazar hızla büyüyor. Raporda ayrıca önemli tedarik zinciri kesintilerine rağmen elektrikli araç satışlarının 2022 yılının ilk çeyreğinde güçlü bir şekilde artmaya devam ettiğini doğruladı. 2021’in sonunda, dünya yollarındaki toplam elektrikli otomobil sayısı, 2018’dekinin üç katından fazla, 16,5 milyona ulaştı.
Veriler ayrıca, bazı ülkelerde, esas olarak hükümet politikası tarafından yönlendirilen ve sübvansiyonlar ve teşviklerle desteklenen elektrikli otomobil talebinin diğerlerinden daha hızlı büyüdüğünü ortaya koyuyor. Örneğin Çin’de 2021’deki elektrikli otomobil satışları, küresel toplamın yaklaşık yarısı olan 3,3 milyona ulaştı. Avrupa ve ABD’deki elektrikli otomobil satışları da yıldan yıla güçlü bir şekilde arttı.
Pil üretimi için daha fazla lityum ve kobalt içermeyen malzeme bulma çabasında, teknolojik yenilik hız kazanıyor
Elektrikli arabalara geçiş kesinlikle gerçekleşirken, 2021’de dünya çapında satılan her on yeni arabadan sadece biri pilli elektrikli veya plug-in hibrit araçlardı. Menzil kaygısı birçok sürücü için bir endişe kaynağı olmaya devam ediyor, ancak akülü elektrikli arabaların maliyeti de daha geniş bir kullanım için önemli bir engel. BEV’ler şu anda eşdeğer bir içten yanmalı motorlu (ICE) araçtan yaklaşık %20 ila %50 daha pahalıya mal oluyor. Bu fiyat farkının çoğu, modern pil üretimiyle ilişkili maliyetlerden kaynaklanmaktadır. Örneğin, kobalt ve lityum gibi nesli tükenmekte olan kaynaklara yönelik talepteki son artışlar, keskin fiyat artışlarına yol açtı ve ağır pillerin üretim hatlarına taşınmasıyla ilgili maliyetler de pandeminin başlangıcından bu yana önemli ölçüde arttı.
Kobaltsızlığa geçiş
Otomobil üreticileri ve akü teknolojisi yenilikçileri, akü performansını artırmanın ve üretim maliyetlerini düşürmenin yollarını bulmak için işbirliği yapıyor. Ar-Ge çalışmalarının çoğu, enerji yoğunluğunu optimize etmeye ve toplam sahip olma maliyetini düşürmeye yardımcı olabilecek EV pillerinin ömrünü uzatmaya odaklanmıştır. Sürücü davranışı hakkında daha fazla bilgi edinmek, enerji yoğunluğunda iyileştirmeler sağlamaya da yardımcı olabilir ve yenilikçiler, yerleşik pillerden daha fazlasını elde etmek için pil hücrelerini termal olarak daha iyi yönetmenin veya genel araç tasarımında değişiklik yapmanın yollarını araştırıyor.
Pil üretimi üzerinde daha fazla kontrol elde etmek ve küresel arz kıtlığının etkisini azaltmak için Tesla, kendi pil hücrelerini üretecek bir tesise yatırım yaptı ve şu anda Model 3 ve Modeli için kobalt içermeyen, lityum iyon fosfat (LFP) piller üretiyor. Y aralıkları. Diğer lityum teknolojilerine kıyasla biraz daha düşük enerji yoğunluğu sağlasalar da, LFP piller daha uzun bir ömre sahiptir, ayrıca hafif, potansiyel olarak daha güvenli ve kullanımı kolaydır. Çoğunlukla Demokratik Kongo Cumhuriyeti’ndeki madenlerden elde edilen sınırlı bir kaynak olan kobalt içermediklerinden, genellikle daha sürdürülebilirdirler ve üretimleri maliyet dalgalanmalarına ve arz kesintilerine karşı daha az hassastır.
Pil üretimi için daha fazla lityum ve kobalt içermeyen malzeme bulma çabasında, teknolojik yenilik hız kazanıyor ve şu anda sodyum iyonu, magnezyum iyonu ve çinko iyonu da dahil olmak üzere bir dizi başka alternatif kimya deneniyor. az. Her kimyanın kendine has lehte ve aleyhte olanlar. Örneğin, sodyum iyon piller, mevcut üretim yöntemleriyle uyumlu oldukları için daha kolay bir geçiş sağlayan lityum iyon benzerlerine benzer. Bununla birlikte, sodyum iyonu, lityum iyondan üç kat daha ağırdır ve daha düşük hücre voltajı sunarak daha az güçlü olmasını sağlar. Sodyum iyon pilleri geliştirmeye yönelik inovasyon faaliyeti hala laboratuvar aşamasında olduğundan, seri üretime hazır olmaları uzun yıllar alabilir.
Şu anda araştırılmakta olan diğer alternatif pil kimyaları, lityum iyon pillerden daha fazla stabilite sunan magnezyum iyon pilleri içerir. Magnezyum hem katot hem de anot uygulamaları için kullanılabilir; katot için magnezyum iyonu ve anot için magnezyum metali. Magnezyum ayrıca daha bol ve potansiyel olarak dendritik kristal büyümesinin neden olduğu bozulmaya daha az eğilimlidir. Olumsuz tarafı, metalik magnezyum anotlar, yaygın olarak kullanılan çözücüler ve anyonlarla reaksiyona girdiklerinde pasifleştirilmiş bir çözünmeyen tuz tabakası oluşturarak pilin performansını potansiyel olarak etkileyebilir. Bu teknoloji de çok erken bir aşamada.
Gelişmekte olan pil kimyaları hala biraz uzakta olduğundan, otomobil üreticileri hızla genişleyen küresel EV pazarından tam olarak yararlanmak için dikkatlerini iyileştirmeleri başka yollarla sağlamaya odaklıyorlar. Örneğin, Çinli EV üreticisi NIO, hem LFP hem de nikel/kobalt/manganez (NCM) kimyalarını içeren bir hibrit hücreli pil takımı geliştirdi. Paket, mevcut pil hücresi teknolojilerinin gerçekten sadece bir birleşimi olsa da, önceki 70 kWh pil ile aynı fiyata 75 kWh kapasite ve yüzde birkaç oranında bir menzil artışı sunan performans verileri etkileyici.
Yakın çekim avantajı
Bir otomobil üreticisinin gelişmiş pil performansıyla araçlarını farklılaştırma yeteneğine bu kadar çok şeyin bağlı olduğu bir zamanda, pek çoğu üretim süreçlerini daha yakından kontrol edebilmek için tedarik zincirlerini kısaltmaya çalışıyor. Bu, yeterli yerli pil üretim kapasitesine erişimi giderek daha kritik hale getiriyor.
İngiltere hükümetinin, İngiltere’nin Kuzey Doğusunda yeni bir pil Gigafactory geliştirmek için BritishVolt’a 100 milyon sterlin (123 milyon ABD Doları) yatırım yapma kararının, yerel üretimi 30 GWh’nin üzerine çıkarması bekleniyor. Ancak bu, 2030 yılına kadar Birleşik Krallık’ta elektrikli otomobillere yönelik tahmini talep seviyelerini karşılamak için gereken 90 GWh kapasitenin hala çok altında. İngiltere, pil hücresi gereksinimlerini destekleyebileceğine dair işaretler göstermedi.
İngiltere’deki bazı EV üreticileri, kendi pil üretim tesisini satın alarak Tesla’nın ayak izlerini takip etmek istiyor olsa da, bu mutlaka en mantıklı seçenek değil. BritishVolt’tan özel piller satın almak yalnızca daha kolay ve daha hızlı olmakla kalmaz, aynı zamanda OEM’in değişken bir pazarda artan maliyetlere ve tedarik zinciri kesintilerine maruz kalmasını sınırlamaya da yardımcı olabilir. BritishVolt’un yeni nesil pil geliştirmeyi yönlendirmeye yardımcı olacak teknolojik teknik bilgi edinme konusundaki devam eden yatırımı, OEM’lerin yatırım hatası yapma olasılığının daha düşük olduğu anlamına gelir.
Yeni hücre biçimleri
Şu anda, otomobil üreticilerinin hangi akü hücresi formatlarının araç uygulamaları için en uygun olduğu konusunda net bir fikir birliği yok. Silindirik hücreler, ölçeklenebilirlikleri ve sert dış kaplamaları nedeniyle Tesla ve Rivian tarafından tercih edilme eğilimindedir; bu, üretim süreçleri ve nakliye sırasında potansiyel olarak daha güvenli ve kullanımı kolay oldukları anlamına gelir. Tesla ayrıca kese hücrelerinin çok yüksek termal kaçak riski olduğunu düşünüyor. Bununla birlikte, kese hücreleri şu anda EV pil formatlarının çoğunu oluşturuyor. GM, Daimler ve Geely gibi otomobil üreticileri tarafından yaygın olarak kullanılırlar ve daha iyi bir araç paketleme çözümü ve pil takımı oluşturma kolaylığı sunarlar. Prizmatik hücrelerin de yeri vardır ve şu anda VW tarafından kullanılmaktadır. Bazı Çinli otomobil üreticileri, geleneksel prizmatik hücreden daha uzun ve daha ince olan BYD’nin bıçak pili gibi daha yeni prizmatik formatları tercih ediyor. Bu pil, daha yüksek ekzotermik başlatma sıcaklığı nedeniyle daha iyi ısı dağılımı ve daha düşük termal kaçak riski sunar.
Hangi akü hücresi formatlarının araç uygulamaları için en uygun olduğu konusunda otomobil üreticilerinden net bir fikir birliği yok
SK Innovation’ın bir yan kuruluşu olan SK On, seri üretim kese tipi pillerin yanı sıra Ford, VW, BMW ve Mercedes-Benz dahil olmak üzere küresel otomobil üreticileri için çeşitli prizmatik hücre formatları geliştirdiğini doğruladı. Prizmatik piller, henüz ilk günlerdeyken, alüminyum kasaya yerleştirildikleri için dış darbelere karşı ekstra koruma sağlayabilir.
EV pazarı gelişmeye devam ettikçe, pil performansını optimize etmek için işbirlikleri için çok daha fazla fırsat olacak. Bugüne kadar ortaya çıkan embriyonik pil kimyalarının çoğu, alternatif katot malzemelerini kullanmıştır, ancak yeni anot ve elektrolit malzemelerinin keşfine odaklanan Ar-Ge faaliyeti eşit derecede verimli olabilir. Örneğin, sızıntı ve korozyon gibi sıvı elektrolitlerle ilgili bazı sorunları çözerken enerji yoğunluğunda önemli bir gelişme sağlayabilecek lityum katı hal pillerine artan bir ilgi vardır.
Pil inovasyonu açısından çok sayıda potansiyel yol haritası ile OEM’ler, oyunun kurallarını değiştiren teknolojik ilerlemeden pay alma umuduyla erken işbirliği yapma fırsatına sahiptir. Başarılarının anahtarı, esneklik ve konu yatırım stratejileri olduğunda bir sepete çok fazla yumurta koymaktan kaçınmak olacaktır.
Yazar hakkında: Dominic Tribe, ilk 20 yönetim danışmanlığında bir Direktör ve otomotiv sektörü uzmanıdır. vendijital.
PANDEMİK COVID-19’da bağımsız olmamıza yardımcı olun. Çalışkan Yazarlara katkıda bulunun.
Kaynak : https://worldnewsera.com/automobile/ev-batteries-the-shape-of-things-to-come-automotive-world/