Op 'e kommende woansdei 24 novimber sil de lêste rûne tafel fan Driving into the Future beprate hoe't de takomst fan Kanadeeske batterijproduksje der útsjen kin. Oft jo in optimist binne - jo leauwe wirklik dat alle auto's elektrysk sille wêze yn 2035 - of jo tinke dat wy dat ambisjeuze doel net sille berikke, auto's mei batterijen binne in wichtich ûnderdiel fan ús takomst. As Kanada diel útmeitsje fan dizze elektryske revolúsje, moatte wy in manier fine om de liedende fabrikant fan auto-krêftsystemen yn 'e takomst te wurden. Om te sjen hoe't de takomst derút sjocht, besjoch de lêste rûne tafel foar batterijfabrikaazje foar ús yn Kanada dizze woansdei om 11:00 oere Eastern Time.
Ferjit oer solid-state batterijen. Itselde jildt foar alle hype oer silisium anodes. Sels de ferneamde aluminium-luchtbatterij dy't net thús kin wurde opladen kin de wrâld fan elektryske auto's net skodzje.
Wat is in strukturele batterij? No, dit is in goede fraach. Gelokkich foar my, dy't net foarstelle wol dat ik miskien gjin technyske saakkundigens haw, is it antwurd ienfâldich. Aktuele elektryske auto's wurde oandreaun troch batterijen ynstalleare yn 'e auto. Oh, wy hawwe in nije manier fûn om har kwaliteit te ferbergjen, dat is it bouwen fan al dizze lithium-ion-batterijen yn 'e flier fan it chassis, it meitsjen fan in "skateboard" platfoarm dat no synonym is mei EV-ûntwerp. Mar se binne noch los fan de auto. In add-on, as jo wolle.
Strukturele batterijen subvert dit paradigma troch it hiele chassis te meitsjen makke fan batterijsellen. Yn in skynber dreamlike takomst sil net allinich de draachflier-ynstee fan batterijen wêze, mar bepaalde dielen fan it lichem-A-pylders, dakken, en sels, lykas in ûndersyksynstitút hat sjen litten, is it mooglik , De lucht filter ûnder druk keamer-net allinnich foarsjoen fan batterijen, mar eins foarme troch batterijen. Yn 'e wurden fan' e grutte Marshall McLuhan, in auto is in batterij.
No, hoewol moderne lithium-ion-batterijen heechtechnysk sjogge, binne se swier. De enerzjytichtens fan lithium-ion is folle minder as dy fan benzine, dus om itselde berik te berikken as fossile brânstofauto's, binne de batterijen yn moderne EV's tige grut. Hiel grut.
Noch wichtiger, se binne swier. Sa as swier yn "brede lading". De basisformule dy't op it stuit brûkt wurdt om de enerzjytichtens fan in batterij te berekkenjen is dat elke kilogram lithium-ion sa'n 250 watt-oeren elektrisiteit kin generearje. Of yn 'e ôfkoartingswrâld, yngenieurs leaver, 250 Wh / kg.
Doch in bytsje wiskunde, in 100 kWh-batterij is as in Tesla ynplugd yn in Model S-batterij, wat betsjut dat wêr't jo ek hinne geane, jo sawat 400 kg batterij sille slepe. Dit is de bêste en meast effisjinte applikaasje. Foar ús leken kin it krekter wêze om te skatten dat in batterij fan 100 kWh sa'n 1.000 pûn weaget. Sa as in heale ton.
Stel jo no wat foar as de nije Hummer SUT, dy't beweart in krêft oan board te hawwen fan maksimaal 213 kWh. Sels as de generaal wat trochbraken fynt yn effisjinsje, sil de top Hummer noch oer in ton batterijen slepe. Ja, it sil fierder ride, mar fanwegen al dizze ekstra foardielen is de ferheging fan berik net oerienkomt mei de ferdûbeling fan 'e batterij. Fansels moat syn frachtwein in krêftiger - dat is minder effisjint - motor hawwe om te passen. De prestaasjes fan lichtere alternativen mei koartere berik. Lykas elke auto-yngenieur (of foar snelheid as brânstofekonomy) jo sil fertelle, is gewicht de fijân.
Dit is wêr't de strukturele batterij komt yn troch it bouwen fan auto's fan batterijen ynstee fan se oan besteande struktueren ta te foegjen, ferdwynt it grutste part fan it tafoege gewicht. Ta in beskate mjitte - dat is, as alle strukturele dingen wurde omboud ta batterijen - it fergrutsjen fan de cruising berik fan de auto liedt ta hast gjin gewicht ferlies.
Lykas jo ferwachtsje - om't ik wit dat jo dêr sitte te tinken "Wat in geweldich idee!" - binne d'r obstakels foar dizze tûke oplossing. De earste is om de mooglikheid te behearjen om batterijen te meitsjen fan materialen dy't net allinich kinne wurde brûkt as anodes en kathodes foar elke basisbatterij, mar ek sa sterk genôch - en heul ljocht! -In struktuer dat kin stypje in twa-ton auto en syn passazjiers, en it wurdt hope dat it sil wêze feilich.
Net ferrassend binne de twa haadkomponinten fan 'e machtichste strukturele batterij oant no ta makke troch Chalmers University of Technology en ynvestearre troch KTH Royal Institute of Technology, de twa meast ferneamde technyske universiteiten fan Sweden - koalstoffaser en aluminium. Yn essinsje wurdt koalstoffaser brûkt as de negative elektrodes; de positive elektrode brûkt lithium izer fosfaat coated aluminium folie. Sûnt koalstoffaser ek elektroanen fiert, is d'r gjin ferlet fan swier sulver en koper. De kathode en anode wurde apart hâlden troch in glêstriedmatrix dy't ek in elektrolyt befettet, sadat it net allinich lithium-ionen tusken de elektroden ferfiert, mar ek de strukturele lading tusken de twa ferspriedt. De nominale spanning fan elke sa'n batterijsel is 2,8 volt, en lykas alle hjoeddeistige batterijen foar elektryske auto's, kin it wurde kombineare om de 400V of sels 800V te produsearjen dy't gewoanlik binne foar deistige elektryske auto's.
Hoewol dit in dúdlike sprong is, binne sels dizze high-tech sellen hielendal net klear foar prime time. Harren enerzjy tichtens is mar in negligible 25 watt-oeren per kilogram, en harren strukturele stivens is 25 gigapascals (GPa), dat is mar in bytsje sterker as it frame glêstried. Lykwols, mei finansiering fan it Sweedske Nasjonale Space Agency, brûkt de lêste ferzje no mear koalstoffaser ynstee fan elektroden fan aluminiumfolie, dy't ûndersikers beweare dat se stivens en enerzjydichtheid hawwe. Yn feite wurdt ferwachte dat dizze lêste koalstof- / koalstofbatterijen maksimaal 75 watt-oeren elektrisiteit per kilogram en in Young's modulus fan 75 GPa produsearje. Dizze enerzjytichtens kin noch efterlitte efter tradisjonele lithium-ion-batterijen, mar har strukturele stivens is no better dan aluminium. Mei oare wurden, de diagonale batterij fan it chassis foar elektryske auto's makke fan dizze batterijen kin struktureel sa sterk wêze as de batterij makke fan aluminium, mar it gewicht sil sterk wurde fermindere.
It earste gebrûk fan dizze high-tech batterijen is hast wis konsuminteelektronika. Chalmers heechlearaar Leif Asp sei: "Oan in pear jier is it folslein mooglik om in smartphone, laptop of elektryske fyts te meitsjen dy't mar de helte fan hjoed is en kompakter is." Lykas de persoan dy't ferantwurdlik is foar it projekt lykwols oanjûn, "Wy It is hjir eins allinich beheind troch ús ferbylding."
De batterij is net allinich de basis fan moderne elektryske auto's, mar ek har swakste skeakel. Sels de meast optimistyske prognose kin mar twa kear de hjoeddeistige enerzjytichtens sjen. Wat as wy it ongelooflijke berik wolle krije dat wy allegear hawwe tasein - en it liket derop dat immen elke wike 1000 kilometer per lading belooft? - Wy sille better dwaan moatte as batterijen oan auto's taheakje: wy sille auto's meitsje moatte fan batterijen.
Saakkundigen sizze dat tydlike reparaasje fan guon skansearre rûtes, ynklusyf de Coquihalla autodyk, sil duorje ferskate moannen.
Postmedia set har yn foar it behâld fan in aktyf mar privee diskusjefoarum en moediget alle lêzers oan om har miening oer ús artikels te dielen. It kin oant in oere duorje foardat opmerkings op 'e webside ferskine. Wy freegje jo om jo opmerkings relevant en respektfol te hâlden. Wy hawwe e-postnotifikaasjes ynskeakele - as jo in reaksje-antwurd ûntfange, as in reaksjetried dy't jo folgje wurdt bywurke, of as jo de opmerking fan in brûker folgje, krije jo no in e-post. Besykje asjebleaft ús Mienskipsrjochtlinen foar mear ynformaasje en details oer hoe't jo e-postynstellingen oanpasse.