10 gånger högre energitäthet än litiumbatteri? Porsche utvecklar kiselanodbatteri och planerar att masstillverka-det inom 5 år
Spain's "Public" daily website recently reported that battery production is an important source of carbon emissions in the manufacturing process of electric vehicles, accounting for 25 percent to 40 percent of total emissions. More and more manufacturers are working to reduce emissions in this area, but Porsche wants to go further. The company is developing a battery with better performance and a smaller carbon footprint. Is this a perfect battery?
Porsche kommer att investera cirka 1 miljard euro under de kommande 10 åren i olika åtgärder för att minska koldioxidutsläppen, inklusive att minska koldioxidutsläppen från sina monteringsfabriker, heter det i rapporten. Tillverkningen av Porsche Taycan i Zuffenhausen (i Stuttgart, Tyskland) är koldioxidneutral från början, men att bygga en bil är mycket mer än att montera alla delar på produktionslinjen.
Batterier är en av de viktiga källorna till utsläpp vid tillverkning av elfordon. I den här länken förbrukar de många produktionsstegen att omvandla råvaror som nickel och kobolt till raffinerade produkter som kan användas i batterier enorma mängder energi.
In a recent press conference, Benjamin Pasenberg, head of high-voltage systems at Porsche, said: "Having green energy is very important, especially in battery production, where it takes a lot of energy to heat things." However, using only Green (or low-emissions) energy sources to make batteries are not enough for Porsche (or other manufacturers) to meet their emissions targets. There is also a need to reimagine the battery itself to reduce the pollution that arises from battery manufacturing practices.
För det ändamålet jobbar Porsche på ett nytt batteri. Batteriet sägs vara kraftfullare, laddas snabbare och ha ett mindre koldioxidavtryck än nuvarande batterier. Tekniken som används är att använda mer kisel i batteriets anod, snarare än den grafit som vanligtvis används idag.
According to Otmar Beecher, head of electric vehicles at Porsche, silicon anodes are 10 times more energy dense. Porsche expects 20 to 25 percent more watt-hours per liter of volume than today's conventional lithium-ion batteries. That is to say, under a certain energy capacity, the battery volume is smaller. The improved energy efficiency of batteries, in turn, means fewer batteries are needed to power the vehicle, which reduces overall weight (and also reduces the space required for the batteries).
Mindre fordonsvikt innebär också lägre batteriförbrukning, men var finns den positiva påverkan på miljön? För det första minskar konstruktionen av denna nya cell materialkraven för aluminiumcellstrukturen (hus) jämfört med cylindriska cellkonstruktioner. Tillverkning av aluminium är en av de viktiga koldioxidutsläppskällorna för bilar. Enligt en färsk undersökning av Volvo står aluminium för 30 procent av de utsläpp som uppstår vid tillverkning av moderna fordonsmaterial, till och med mer än själva batteriet. Att minska användningen av aluminium minskar därför också en stor del av utsläppen. Även om inga detaljer släpptes, sa Porsche att batteriet också skulle laddas snabbare.
Å andra sidan skulle kobolthalten i sådana batterier minska. Det är nu känt att kobolt är svårt att få tag på, mycket dyrt och har stor inverkan på miljön. Kobolt utgör för närvarande 20 procent av Taycan-batteriets katodmaterial, och Porsche hoppas att dess nya teknologi kommer att minska koboltandelen till bara 5 till 10 procent.
To further reduce emissions, Porsche will focus on the supply chain. The German company will source cobalt, nickel and other raw materials as much as possible from Europe, so that it will be closer to where the new batteries will be produced, near Porsche's research and development center in Weissach. According to the relevant person in charge of Porsche, purchasing cathode materials from Schwarzheide, Germany instead of my country can reduce carbon dioxide emissions by 25 percent .
In addition, Porsche is pushing its suppliers to make batteries and other components entirely from renewable energy. The German carmaker said it would no longer consider long-term contracts with suppliers who were unwilling to use certified "green" energy. Porsche says the supply chain accounts for about 20 percent of the automaker's total greenhouse gas emissions. That will rise to around 40 percent by 2030 as production shifts to electric vehicles.
The big question is, when will we see this "ideal" Porsche battery in a road car? Like many other technologies in the automotive sector, it will be used first in racing cars, where high performance and fast charging capabilities are paramount. Otmar Beecher said: "Typically, we are 2 to 3 years away from the transition to production cars. So we will see it in production cars after 2025." Porsche expects to commercialize the high-performance battery within five years.
När det gäller produktion är målet att uppnå en minsta årlig produktion på 100 MWh, tillräckligt för att driva cirka 1,000 bilar. Detta får oss att tro att den till en början endast kommer att vara avsedd för någon icke-produktionsmodell, möjligen en superbil med mycket-prestanda.
Of course, it's not a perfect battery. The perfect battery charges in seconds, doesn't overheat or lose capacity over time, and is lightweight and inexpensive to produce. We'll probably never see a battery with all these features in one, but in the short to medium term, Porsche's battery is getting pretty close to -- at least in theory -- the ideal battery. (compiled / Li Zijian)
