Honda i Toyota u trci u oblasti baterija u čvrstom stanju

Toyota i Honda su decenijama veliki rivali na automobilskoj sceni. Accord i Camry su poslovični takmaci na američkom tržištu u segmentu limuzina, dok se Odyssey i Sienna bore da pridobiju roditelje koji su u potrazi za najpouzdanijim mogućim prevozom.

RAV4 i CR-V su namenjeni SUV publici, i to onoj koja nije neracionalno pretenciozna, tako da ne čudi što su se ova dva glavna nosioca etikete japanske pouzdanosti stavili jedan naspram drugog u jednom sasvim drugačijem segmentu, a tu govorimo o baterijama u čvrstom stanju.

Možda zvuči apsurdno reći ovo nakon više od decenije istraživanja i razvoja u oblasti baterija, ali era jedinica u čvrstom stanju jedva da je započela. Zbog toga imamo brojne članke i saopštenja na ovu temu, ali s malo specifičnih detalja.

Ipak, među ekstravagantnim obećanjima može se svašta pronaći. One malobrojne informacije koje su izašle u javnost, jasno daju do znanja zašto su baterije u čvrstom stanju pridobile pažnju čitave industrije električnih vozila. Same brojke vezane za domet za efekat imaju da trenutna generacija električnih vozila deluje šarmantno primitivno

Toyotina baterija sa 1200 prelazi na 1500 kilometara

Domet može biti glavni prodajni argument poluprovodničkih baterija. U zavisnosti od saopštenja do saopštenja, isporučivaće od 1200 do 1500 kilometara po punjenju. Čak i kada je o nižoj vrednosti reč, to je više nego što većina automobila s motorima s unutrašnjim sagorevanjem može da izvuče iz punog rezervoara. A znamo da je domet još uvek glavni razlog zašto brojni potencijalni kupci još uvek ne žele da priušte električni automobil.

Mada saopštenja proizvođača treba uzeti s blagom rezervom, kao i njihove zvanične statistike, uz koje (figurativno) dolaze „sitna slova“ u smislu „to se može ostvariti s vetrom u leđa i bez korišćenja klima uređaja“, jasno je da će Toyotine baterije u čvrstom stanju ponuditi širu autonomiju nego što je to slučaj kod bilo kojeg današnjeg elektromobila.

Honda, s druge strane, nije ponudila bilo kakve zvanične projekcije vezane za domet. Međutim, japanska marka pruža jedan konkretan broj. Naime, u ovoj kompaniji navode da će nihova baterija u čvrstom stanju posedovati tek polovinu mase litijum-jonskih baterija koje napajaju njena aktuelna električna vozila. Trenutno, baterija je ozloglašena komponenta po pitanju velike mase, jer većina solucija teži više od kombinacija motora i menjača prisutnih kod nekih ekvivalentnih modela.

Naravno, većina vozača ne brine o masi vozila sem ako ne moraju da ih stave u „neutralni“ položaj i guraju ih. Međutim, smanjenje težine baterije omogućava proizvođačima automobila da podignu ograničenja vezana za težinu vozila (i putnika i tereta) bez trošenja dodatnog novca na ojačanje konstrukcije. Ušteda na masi od nekoliko stotina kilograma u podu automobila dizajnerima pruža veću mogućnost da odrede kako da smeste bateriju u vozilo na najbolji način. Ovo je od posebnog interesa za Hondu, kompaniju koja iza sebe ima dugačku istoriju kreiranja sportski orijentisanih automobila, koji donose onu čuvenu zabavu u vožnji.

Elektrolit je ono što bateriju čini „čvrstom“. To je ujedno i najdosadniji deo čitavog procesa. Jedinice u čvrstom stanju ne predstavljaju novu tehnologiju. Međutim, do sada, industrija baterija se kolektivno složila da ih proizvodi u veoma malim dimenzijama. Proizvodanja SSB-a (baterija u čvrstom stanju) za stvari kao što su slušni aparati i pejsmejkeri, jednostavan je proces, ali mnogo dosadne fizike stoji na puti kada neko pokuša da ih napravi dovoljno velikim da pokreću automobil.

Drugim rečima, budžeti nisu razlog zašto baterije u čvrstom stanju danas nisu deo svakog električnog automobila. Nauka je razlog.

Toyota nije precizirala koji je to „čudesni materijal“ pronašla u cilju pretvaranja sna u stvarnost, odnosno postizanja autonomije od 1200 kilometara. Međutim, tekuće partnerstvo s naftnom kompanijom Idemitsu, daje neke nagoveštaje. Toyota je zvanično saopštila da će svoje čvrste elektrolite proizvoditi od nusproizvoda iz prerade nafte. Da budemo jasni, Toyota nije smislila način da uz pomoć neke „magije“ napravi bateriju koju pokreće rafinerijski otpad. Zapravo, različiti sulfidi koje nabavlja od Idemitsua biće početni sastojci za proizvodnju litijum sulfida, koji će biti ključna komponenta Toyotinih elektrolita.

Pored toga, japanska automobilska kompanija, zajedno s gigantom iz oblasti elektronike, Panasonicom, razvila je preko 1000 patenata vezanih za SBB. Ovo sugeriše da će baterija posedovati složeno kolo za upravljanje napajanjem, za razliku od konvencionalnih automobila koji to uopšte ne poseduju.

Honda nije obelodanila svoj materijal

Ova japanska kompanija nije lansirala neke velike, pompezne najave u vezi s njenim čvrstim elektrolitima. Da budemo pošteni, teško je staviti fiziku vezanu za baterije na nivou doktorata u saopštenje za javnost. Ipak, budući da Honda već govori o proizvodnim procesima, sigurno je pretpostaviti da u kompaniji znaju koji su to materijali uključeni.

Međutim, bezbedno je zaključiti da će Hondini čvrsti elektroliti gotovo sigurno koristiti velike količine litijuma. Čvrste baterije su ozloglašene, jer zahtevaju velike količine ovog materijala, možda i više od litijum-jonskih jedinica. Imajući to na umu, da je Honda smislila način da napravi baterije u čvrstom stanju bez litijuma, gotovo sigurno bi gledala da se „proslavi“ takvim vestima.

Šta znamo o Toyotinim i Hondinim planovima?

Kada je reč o rešavanju problema na planu fizike i tehnologije materijala, svaki proizvođač automobila koji pokušava da uđe u čvrste baterije, mora da smisli metod za njihovu masovnu proizvodnju. To nije tako jednostavno kako se čini. Naime, neka pekarska kompanija može uzeti tortu od bake osnivača i umnožiti recept da ih napravi 1000 odjednom, ali ne postoji tako jednostavan put od laboratorijskog prototipa do proizvodne linije baterija. Međutim, čini se da su i Honda i Toyota napravile bar neki napredak u pronalaženju kako da proizvode baterije masovno, a ne jednu po jednu.

Toyota gradi fabriku u Severnoj Karolini

Japanski automobilski gigant svakako troši korporativna sredstva kao da je smislio kako da svoje baterije izvuče iz laboratorije i postavi ih na proizvodnu liniju, ulažući milijarde dolara u fabriku u Severnoj Karolini.

Neko bi mogao da spekuliše da Toyota samo troši novac na praznu fabriku kako bi nadoknadila nedostatak rezultata tokom prethodnih decenija. Na kraju krajeva, relativno je lako modifikovati fabriku dugo nakon što je završena. Međutim, iako Toyotin status jednog od najvećih proizvođača automobila na svetu omogućava da teoretski gradi prazne fabrike kako bi sačuvala svoj korporativni obraz, takva ekstravagancija nije u skladu s mentalitetom ovog japanskog giganta. Stoga je vrlo verovatno da Toyota konačno s kreiranja i osmišljavanja baterija prelazi na njihovu proizvodnju.

Honda je možda rešila jedan od najvećih problema vezanih za SSB

Honda još uvek nije objavila informacije vezane za proizvodne pogone. Međutim, već je nekoliko puta saopštila da radi na proizvodnom procesu. U Hondinim najavama se s ponosom ističe metod „štampanja“ baterija. Pojednostavljeno rečeno, kompanija će svoje baterije proizvoditi pod velikim pritiskom, što će manje-više zgnječiti čvrste granule elektrolita i naterati ih da ostvare bolji kontakt s elektrodama baterija.

Honda je takođe osmislila metod za sprečavanje formiranja dendrita u baterijama, a kao što je poznato, reč je o malim, šiljastim kristalima koji se formiraju kada se litijum odvaja u jedinjenjima vremešnih baterija. Kako postaju sve veći, probijaju različite unutrašnje strukture baterije, dovodeći je do kraja njenog korisnog veka. Uvek počinju da „rastu“ na elektrodama. Hondin dizajn to sprečava stavljanjem polimernog sloja preko elektroda, poput postavljanja cerade preko gole zemlje, kako bi se sprečio rast korova. Ova polimerna barijera sprečava da litijum dodirne elektrode, što znači da ne mogu da se formiraju neželjeni igličasti kristali.

Toyota je prva krenula sa SSB-om, ali industrija hvata korak

Japanski gigant je u suštini pokrenuo revoluciju u ovom domenu, dok je ostatku automobilske industrije bilo potrebno nekoliko godina za realizaciju. Kada je Toyota objavila prvu najavu svoje baterije u čvrstom stanju 2010., koncept je izgledao gotovo isto toliko daleko kao i serijski električni automobili pre uzleta Tesle. Međutim, Toyota više nema monopol na baterije u čvrstom stanju.

Praktično svaka velika kompanija u automobilskoj industriji ulazi u ovu oblast. Neke ih samostalno razvijaju dok druge distribuiraju sredstva ka kompanijama specijalizovanim za proizvodnju baterija, za koje niko ranije nije čuo. U ovom trenutku, Toyota više nije u poziciji da odlaže stvari u odnosu na najavljeni datum primene (2027/2028.), jer se konkurencija zaoštrava.

Istrajna privlačnost baterija u čvrstom stanju

U teoriji, SSB jedinice će eliminisati svaku slabost koja odlikuje električna vozila u ovom momentu. Ako je verovati u euforiju koja vlada povodom toga, baterije u čvrstom stanju će neutralisati sve probleme elektromobila, sem onih koji se tiču autonomne vožnje. One će drastično smanjiti masu, dok brzo punjenje ne skraćuje njihov životni vek u onoj meri u kojoj je to slučaj s litijum-jonskim jedinicama. Ekstremna vrućina ili hladnoća ne pogađaju ih tako snažno kao aktuelne baterije.

Zašto Honda, Toyota i ostatak ekipe možda neće daleko stići sa SSB-om?

Uprkos svim ovim ekstravagantnim obećanjima, mora se reći da su milijarde dolara i godine otišle u razvoj baterija u čvrstom stanju bez nekih evidentnih dokaza da se radi o validnoj soluciji. Nijedna kompanija u okviru vascele automobilske industrije nije uspela da proizvede jedan jedini automobil koji pokreću baterije u čvrstom stanju. Nismo čak ni videli neki probni elektromobil s uklonjenom originalnom baterijom i „prikačenom“ poluprovodničkom, čisto da vidimo kako to sve „radi“. U nekom trenutku, moramo se zapitati da li su SSB poduhvat koji prosto zahteva izvesno vreme, ili su nepovratni trošak koji konstantno raste.

Pored toga, opasnost od nestašice litijuma visi nad čitavom industrijom električnih vozila. Kao što smo već spomenuli, baterije u čvrstom stanju koriste više litijuma nego litijum-jonske. Ovaj mineral postaje sve oskudniji u isto vreme kada potražnja za njim vrtoglavo raste. Sasvim je moguće da će istraživanja na planu novih baterija postepeno da se ugase zbog nestašice sirovina. Čak i ako SSB jedinice stignu do fabričke proizvodnje, cena litijuma može ih učiniti preskupim za prodaju.

Međutim, aktuelna generacija litijum-jonskih baterija za električne automobile očigledno je neodgovarajuća za većinu ljudi. U suprotnom, elektromobili bi odavno zamenili vozila s motorima s unutrašnjim sagorevanjem. Honda i Toyota će biti lideri u oblasti baterija u čvrstom stanju, ako one uopšte i zažive kao validno rešenje. S druge strane, ako čitava stvar propadne, oba japanska giganta su finansijski dovoljno jaka da amortizuju troškove.

Izvor: Automotoshow.rs