U prossimu mercuri, u 24 di nuvembre, l'ultima tavola rotonda di Driving into the Future discuterà ciò chì l'avvene di a produzzione di batterie canadese puderia esse. Sia sì un ottimista - crede veramente chì tutte e vitture seranu elettriche da u 2035 - o pensate chì ùn ghjunghjemu micca quellu ambiziosu scopu, e vitture alimentate da batterie sò una parte impurtante di u nostru avvene. Se u Canada vole esse una parte di sta rivoluzione elettrica, avemu bisognu di truvà un modu per diventà u fabricatore principali di sistemi di putere di l'automobile in u futuru. Per vede ciò chì u futuru pare, fighjate l'ultima tavola rotonda di fabricazione di batterie per noi in Canada stu marcuri à 11:00 ora di l'Est.
Scurdate di e batterie di u solidu. U stessu passa per tutte l'hype nantu à l'anodi di siliciu. Ancu a bateria di l'aria d'aluminiu vantata chì ùn pò micca esse caricata in casa ùn pò micca scuzzulate u mondu di i veiculi elettrici.
Cosa hè una batteria strutturale? Ebbè, questa hè una bona pregunta. Fortunatamente per mè, chì ùn vole micca finta chì ùn possu micca avè un sapè in ingegneria, a risposta hè simplice. E vitture elettriche attuali sò alimentate da batterie installate in a vittura. Oh, avemu trovu un novu modu per ammuccià a so qualità, chì hè di custruisce tutte queste batterie di lithium-ion in u pianu di u chassis, creendu una piattaforma "skateboard" chì hè avà sinonimu di design EV. Ma sò sempre separati da a vittura. Un add-on, se vulete.
E batterie strutturali subverte stu paradigma facendu tuttu u chassis fattu di cellule di batterie. In un futuru apparentemente sognu, micca solu u pianu portante serà-piuttostu cà cuntene-batterie, ma certe parti di u corpu-A-pilastri, tetti, è ancu, cum'è una istituzione di ricerca hà dimustratu, hè pussibule , U filtru aria pressurized stanza-non solu furnuti cu batterie, ma in realtà custituitu da batterie. In e parolle di u grande Marshall McLuhan, una vittura hè una bateria.
Ebbè, ancu chì e batterie di lithium-ion muderni parenu high-tech, sò pesanti. A densità di l'energia di l'ioni di lithium hè assai menu di quella di a benzina, cusì per ottene u stessu intervallu cum'è i veiculi di carburanti fossili, e batterie in EV muderni sò assai grande. Moltu grande.
A più impurtante, sò pisanti. Cum'è pesante in "carica larga". A formula basica attualmente aduprata per calculà a densità energetica di una bateria hè chì ogni kilogramu di lithium ion pò generà circa 250 watt-ora d'electricità. O in u mondu di l'abbreviazione, l'ingegneri preferanu, 250 Wh / kg.
Fate un pocu di matematica, una bateria di 100 kWh hè cum'è una Tesla cunnessa à una bateria Model S, chì significa chì induve andate, trascinate circa 400 kg di bateria. Questa hè l'applicazione megliu è più efficace. Per noi laici, pò esse più precisu per stimà chì una bateria di 100 kWh pesa circa 1 000 liri. Cume una meza tonna.
Avà imaginate qualcosa cum'è u novu Hummer SUT, chì dice di avè una putenza à bordu finu à 213 kWh. Ancu s'è u generale trova qualchi sfondate in efficienza, u top Hummer hà sempre trascinatu circa una tonna di batterie. Iè, hà da guidà più luntanu, ma per via di tutti questi vantaghji supplementari, l'aumentu di a gamma ùn hè micca proporzionale à u radduppiamentu di a bateria. Di sicuru, u so camionu deve avè un mutore più putente - vale à dì menu efficiente - per currisponde. A prestazione di l'alternattivi più ligeri è più brevi. Cum'è ogni ingegnere di l'automobile (sia per a velocità o l'economia di carburante) vi dicerà, u pesu hè u nemicu.
Questu hè quì chì a bateria strutturale vene in. Custruendu vitture da batterie invece di aghjunghje à e strutture esistenti, a maiò parte di u pesu aghjuntu sparisce. À un certu puntu, vale à dì, quandu tutte e cose strutturale sò cunvertite in batterie, l'aumentu di a gamma di cruciera di a vittura porta à quasi nisuna perdita di pisu.
Cum'è aspittàvate - perchè sò chì site sedutu quì à pensà "Chì idea fantastica!" - Ci sò ostaculi à sta suluzione intelligente. U primu hè di ammaistrà a capacità di fà batterie da materiali chì ponu esse aduprati micca solu cum'è anodi è catodi per ogni bateria di basa, ma ancu cum'è abbastanza forte è assai ligera! -Una struttura chì pò sustene una vittura di dui tunnillati è i so passageri, è si spera chì sia sicura.
Ùn hè micca surprisante, i dui cumpunenti principali di a batteria strutturale più putente finu à a data, fatta da l'Università di Tecnulugia di Chalmers è investita da KTH Royal Institute of Technology, e duie università di ingegneria più famose di Svezia, sò a fibra di carbone è l'aluminiu. Essenzialmente, a fibra di carbone hè usata cum'è l'elettrodu negativu; l'elettrodu pusitivu usa un fogliu d'aluminiu ricopertu di fosfatatu di ferru di litiu. Siccomu a fibra di carbone cunduce ancu l'elettroni, ùn ci hè micca bisognu di argentu pisanti è di ramu. U catodu è l'anodu sò tenuti separati da una matrice di fibra di vetru chì cuntene ancu un elettrolitu, perchè ùn solu ùn trasporta ioni di litiu trà l'elettrodi, ma ancu distribuisce a carica strutturale trà i dui. A tensione nominale di ogni cellula di a batteria hè 2,8 volti, è cum'è tutte e batterie di i veiculi elettrici attuali, pò esse cumminati per pruduce 400V o ancu 800V cumuni à i veiculi elettrici di ogni ghjornu.
Ancu s'ellu hè un saltu chjaru, ancu queste cellule d'alta tecnulugia ùn sò micca pronti per u prime time. A so densità di energia hè solu un insignificante 25 watt-hours per kilogramu, è a so rigidità strutturale hè 25 gigapascals (GPa), chì hè solu un pocu più forte di a fibra di vetru di u quadru. In ogni casu, cù u finanziamentu di l'Agenzia Spaziale Naziunale Svedese, l'ultima versione usa avà più fibra di carbone invece di elettrodi di fogli d'aluminiu, chì i circadori dicenu chì anu rigidità è densità energetica. In fatti, sti ultimi batterie di carbone / carbone sò previsti per pruduce finu à 75 watt-ora d'electricità per kilogramu è un modulu di Young di 75 GPa. Sta densità di energia pò ancu ritardatu di e batterie tradiziunali di lithium-ion, ma a so rigidità strutturale hè avà megliu cà l'aluminiu. In altri palori, a batteria diagonale di u chassis di u veiculu elettricu fattu di queste batterie pò esse strutturalmente forte cum'è a batteria fatta d'aluminiu, ma u pesu serà ridutta assai.
U primu usu di sti batterie high-tech hè quasi certamente l'elettronica di u cunsumu. U prufissore di Chalmers Leif Asp hà dettu: "In pochi anni, hè cumplettamente pussibule di fà un smartphone, un laptop o una bicicletta elettrica chì hè solu a mità di u pesu di l'oghje è hè più compactu". Tuttavia, cum'è a persona incaricata di u prugettu hà dettu, "Noi hè veramente limitatu solu da a nostra imaginazione quì".
A bateria ùn hè micca solu a basa di i veiculi elettrichi muderni, ma ancu u so ligame più debule. Ancu a previsione più ottimista pò vede solu duie volte a densità di energia attuale. E se vulemu ottene l'incredibile intervallu chì tutti avemu prumessu - è pare chì qualchissia ogni settimana prumette 1000 chilometri per carica? — Ci tocca à fà megliu chè aghjunghje batterie à e vitture : ci tocca à fà vitture cù batterie.
I sperti dicenu chì a riparazione temporale di certi rotte dannighjate, cumpresa l'autostrada Coquihalla, duverà parechji mesi.
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