El proper dimecres 24 de novembre, la darrera taula rodona de Conduint cap al futur debatrà com podria ser el futur de la producció de bateries canadenca. Tant si ets optimista, realment creus que tots els cotxes seran elèctrics l'any 2035, com si no assolirem aquest objectiu ambiciós, els cotxes amb bateries són una part important del nostre futur. Si el Canadà vol formar part d'aquesta revolució elèctrica, hem de trobar la manera de convertir-nos en el fabricant líder de sistemes d'energia per a automòbils en el futur. Per veure com serà el futur, mireu la darrera taula rodona de fabricació de bateries per a nosaltres al Canadà aquest dimecres a les 11:00, hora de l'Est.
Oblida't de les bateries d'estat sòlid. El mateix passa amb tot el bombo sobre els ànodes de silici. Fins i tot la tandable bateria d'alumini-aire que no es pot carregar a casa no pot sacsejar el món dels vehicles elèctrics.
Què és una bateria estructural? Bé, aquesta és una bona pregunta. Afortunadament per a mi, que no vol fingir que potser no tinc experiència en enginyeria, la resposta és senzilla. Els cotxes elèctrics actuals funcionen amb bateries instal·lades al cotxe. Ah, hem trobat una nova manera d'amagar la seva qualitat, que és construir totes aquestes bateries d'ió de liti al terra del xassís, creant una plataforma de "skateboard" que ara és sinònim de disseny d'EV. Però encara estan separats del cotxe. Un complement, si voleu.
Les bateries estructurals subverteixen aquest paradigma fent que tot el xassís estigui fet de cèl·lules de bateries. En un futur aparentment oníric, no només el sòl de càrrega serà, en comptes de contenir bateries, sinó algunes parts del cos: pilars A, sostres i fins i tot, com ha demostrat una institució de recerca, és possible. Filtre d'aire a pressió de l'habitació -no només està equipada amb piles, sinó que en realitat està constituïda per piles. En paraules del gran Marshall McLuhan, un cotxe és una bateria.
Bé, encara que les bateries modernes d'ió de liti semblen d'alta tecnologia, són pesades. La densitat d'energia dels ions de liti és molt inferior a la de la gasolina, de manera que per aconseguir el mateix rang que els vehicles de combustible fòssil, les bateries dels vehicles elèctrics moderns són molt grans. Molt gran.
El més important és que són pesats. Com ara pesat en "càrrega ampla". La fórmula bàsica que s'utilitza actualment per calcular la densitat d'energia d'una bateria és que cada quilogram d'ió de liti pot generar uns 250 watts-hora d'electricitat. O al món de les abreviatures, els enginyers prefereixen, 250 Wh/kg.
Fes una mica de matemàtiques, una bateria de 100 kWh és com un Tesla connectat a una bateria Model S, el que vol dir que allà on vagis arrossegaràs uns 400 kg de bateria. Aquesta és la millor i més eficient aplicació. Per a nosaltres, els profans, pot ser més precís estimar que una bateria de 100 kWh pesa unes 1.000 lliures. Com per exemple mitja tona.
Ara imagineu alguna cosa com el nou Hummer SUT, que afirma tenir una potència a bord de fins a 213 kWh. Fins i tot si el general troba alguns avenços en eficiència, el Hummer superior encara arrossegarà una tona de bateries. Sí, conduirà més lluny, però a causa de tots aquests avantatges addicionals, l'augment d'autonomia no és proporcional a la duplicació de la bateria. Per descomptat, el seu camió ha de tenir un motor més potent, és a dir, menys eficient. El rendiment d'alternatives més lleugeres i d'abast més curt. Com us dirà tots els enginyers d'automoció (ja sigui per velocitat o economia de combustible), el pes és l'enemic.
Aquí és on entra en joc la bateria estructural. En construir cotxes amb bateries en lloc d'afegir-los a les estructures existents, la major part del pes afegit desapareix. Fins a cert punt, és a dir, quan totes les coses estructurals es converteixen en bateries, augmentar l'autonomia de creuer del cotxe gairebé no provoca pèrdua de pes.
Com és d'esperar, perquè sé que estàs assegut allà pensant "Quina idea més bona!", hi ha obstacles per a aquesta solució intel·ligent. El primer és dominar la capacitat de fabricar bateries a partir de materials que es poden utilitzar no només com a ànodes i càtodes per a qualsevol bateria bàsica, sinó que també són prou forts i molt lleugers! -Una estructura que pugui suportar un cotxe de dues tones i els seus passatgers, i s'espera que sigui segur.
No en va, els dos components principals de la bateria estructural més potent fins ara, feta per la Chalmers University of Technology i invertida per KTH Royal Institute of Technology, les dues universitats d'enginyeria més famoses de Suècia, són la fibra de carboni i l'alumini. Essencialment, la fibra de carboni s'utilitza com a elèctrode negatiu; l'elèctrode positiu utilitza paper d'alumini recobert de fosfat de ferro de liti. Com que la fibra de carboni també condueix els electrons, no hi ha necessitat de plata i coure pesats. El càtode i l'ànode es mantenen separats per una matriu de fibra de vidre que també conté un electròlit, de manera que no només transporta ions de liti entre els elèctrodes, sinó que també distribueix la càrrega estructural entre ambdós. La tensió nominal de cada pila d'aquestes bateries és de 2,8 volts i, com totes les bateries de vehicles elèctrics actuals, es pot combinar per produir els 400V o fins i tot els 800V comuns als vehicles elèctrics quotidians.
Tot i que es tracta d'un salt clar, fins i tot aquestes cèl·lules d'alta tecnologia no estan preparades per al prime time. La seva densitat d'energia és només insignificant de 25 watts-hora per quilogram, i la seva rigidesa estructural és de 25 gigapascals (GPa), que és només una mica més fort que la fibra de vidre del marc. Tanmateix, amb el finançament de l'Agència Espacial Nacional Sueca, l'última versió ara utilitza més fibra de carboni en lloc d'elèctrodes de paper d'alumini, que els investigadors afirmen que tenen rigidesa i densitat d'energia. De fet, s'espera que aquestes últimes bateries de carboni/carboni produeixin fins a 75 watts-hora d'electricitat per quilogram i un mòdul de Young de 75 GPa. Aquesta densitat d'energia encara pot quedar endarrerida amb les bateries tradicionals d'ions de liti, però la seva rigidesa estructural és ara millor que l'alumini. En altres paraules, la bateria diagonal del xassís del vehicle elèctric feta d'aquestes bateries pot ser estructuralment tan forta com la bateria d'alumini, però el pes es reduirà molt.
El primer ús d'aquestes bateries d'alta tecnologia és gairebé segur que l'electrònica de consum. El professor de Chalmers Leif Asp va dir: "En pocs anys, és totalment possible fer un telèfon intel·ligent, un ordinador portàtil o una bicicleta elèctrica que només tingui la meitat del pes actual i sigui més compacte". No obstant això, tal com va assenyalar el responsable del projecte, "En realitat, aquí només estem limitats per la nostra imaginació".
La bateria no només és la base dels vehicles elèctrics moderns, sinó també la seva baula més feble. Fins i tot la previsió més optimista només pot veure el doble de la densitat energètica actual. Què passa si volem obtenir l'autonomia increïble que tots hem promès, i sembla que algú cada setmana promet 1.000 quilòmetres per càrrega? — Haurem de fer-ho millor que posar piles als cotxes: haurem de fer cotxes amb piles.
Els experts asseguren que la reparació temporal d'algunes vies danyades, inclosa la carretera de Coquihalla, durarà diversos mesos.
Postmedia es compromet a mantenir un fòrum de discussió actiu però privat i anima tots els lectors a compartir les seves opinions sobre els nostres articles. Els comentaris poden tardar fins a una hora a aparèixer al lloc web. Us demanem que mantingueu els vostres comentaris rellevants i respectuosos. Hem habilitat les notificacions per correu electrònic: si rebeu una resposta a un comentari, si s'actualitza un fil de comentaris que seguiu o si seguiu el comentari d'un usuari, ara rebreu un correu electrònic. Visiteu les nostres Directrius de la comunitat per obtenir més informació i detalls sobre com ajustar la configuració del correu electrònic.