● Problémy nové transformace energie v užitkových vozidlech a technologický průlom v oblasti pevných-baterií
Nový energetický proces užitkových vozidel jakožto hlavního dopravce logistické dopravy, služeb a nákladní dopravy přímo ovlivňuje realizaci cíle „dvojitého uhlíku“. Technická omezení tradičních tekutých lithiových baterií však dlouho omezovala hloubku a šíři nové transformace energie v užitkových vozidlech.
1. Klíčové bolesti nové transformace energie v užitkových vozidlech
Ve srovnání s osobními automobily mají užitková vozidla zásadní rozdíly ve scénářích použití, jejich požadavky na napájecí baterie se více zaměřují na „praktickost“ a „ekonomiku“. U užitkových vozidel na střední a krátké{1}}vzdálenosti, jako je městský rozvoz a san, jsou hlavními požadavky cenová citlivost a pohodlí při doplňování paliva; zatímco pro těžká-těžká nákladní vozidla na dlouhé vzdálenosti, logistická vozidla s chladícím řetězcem a další pododvětví-se dojezd a spolehlivost životnosti nabíjení stávají nepřekonatelnými prahovými hodnotami.
V současnosti užitková vozidla poháněná tekutými lithium{0}iontovými bateriemi obecně čelí třem hlavním dilematům:
Za prvé, obava z dojezdu, jediný požadavek na těžká nákladní-dojezdová vozidla je většinou nad 300 kilometrů, zatímco hustota energie stávajících kapalných baterií je většinou mezi 150–200 Wh/, což vede k potřebě vozidel přepravovat velké množství baterií, což nejen zvyšuje pořizovací náklady, ale také snižuje efektivitu nákladu;
Za druhé, neefektivní doplňování paliva, úplné nabití užitkového vozidla na tradiční nabíjecí hromadě často trvá několik hodin, což je mnohem méně pohodlné než doplňování paliva-do vozidla poháněného palivem, což vážně ovlivňuje provoz;
Za třetí, bezpečnostní rizika, užitková vozidla jsou dlouhodobě vystavena-vysokému zatížení, vysokofrekvenčnímu nabíjení a vybíjení a vždy existuje riziko tepelného úniku kapaliny, zejména v extrémních prostředích, jako je vysoká teplota a chlad, výskyt bezpečnostních nehod zůstává vysoký.
Kromě toho vysoké celkové náklady na vlastnictví (TC) způsobené degradací baterie také způsobují, že mnoho logistických společností váhá s nákupem nových energetických užitkových vozidel.
2. Výhody technologie pevných-baterií přesně odpovídají potřebám užitkových vozidel
Pevné-baterie nahrazují tradiční kapalné elektrolyty pevnými, čímž dosahují kvalitativního skoku ve výkonu jádra a jejich technické vlastnosti jsou vysoce kompatibilní s potřebami používání užitkových vozidel.
Převratné zlepšení hustoty energie je jádrem pevných-baterií. Celo{2}}pevný{3}}bateriový modul Rhino S vystavený společností Chery má hustotu energie až 600 Wh/kg, což je teoretický limit lithiových baterií a daleko přesahuje současnou úroveň kapalných baterií.
U užitkových vozidel vysoká hustota energie znamená, že lze dosáhnout delšího dojezdu se stejnou baterií nebo že zatížení baterie lze snížit při stejných požadavcích na dojezd. Vezmeme-li jako příklad těžká nákladní -nákladní vozidla na dlouhé vzdálenosti, s využitím 500 Wh/kg všech-solidstate baterií, může vozidlo přepravit více než 1 000 kWh elektřiny s dojezdem, který může snadno přesáhnout 1 500 kilometrů, což zcela vyřeší obavy z přepravy na velké vzdálenosti-.
Optimalizace energetické účinnosti doplňování paliva přímo řeší problémy provozu užitkových vozidel.
Zcela{0}}pevná{1}} baterie Chery dosahující výkonnostního indexu „6 minut nabíjení, 1000 kilometrů dojezdu“ znamená, že doplňování energie do užitkových vozidel dosáhne pohodlí jako u vozidel s pohonem-na palivo. U těžkých nákladních vozidel na dlouhé-vzdálenosti, která ujedou 300-500 kilometrů za den, může krátkodobé{10} doplňování paliva pokrýt provoz na celý den, efektivně zkrátit dobu odstávky a zlepšit provozní efektivitu. Patentové uspořádání společnosti BYD v oblasti pevných{12}}baterií zahrnuje řadu úspěchů v technologii rychlého nabíjení. Pokud se podaří dosáhnout jeho cíle „cenová parita pevná látka-kapalina“, dále to zesílí ekonomické výhody, které přináší zlepšení účinnosti doplňování paliva.
Podstatou zlepšení bezpečnosti je ochrana provozu užitkových vozidel.
Pevné-baterie s pevným elektrolytem nemají riziko vytečení a mají výrazně tepelnou stabilitu než kapalné elektrolyty, což v zásadě řeší problém tepelného úniku. Užitková vozidla jsou po určitou dobu v drsném provozním prostředí s vysokým zatížením, silnými vibracemi a extrémními teplotami. Přirozená bezpečnost polovodičových-baterií může výrazně snížit výskyt bezpečnostních nehod, zejména u operací s vysokou-intenzitou v uzavřených situacích, jako jsou přístavy a těžební oblasti. Výhoda polovodičových-baterií v cyklické životnosti může účinně snížit rychlost vybíjení baterie, a tím optimalizovat náklady na užitková vozidla po celou dobu jejich životního cyklu
● Výzvy pro polovodičové-baterie v průmyslu užitkových vozidel
Navzdory významným příležitostem, které přináší, automobilový průmysl stále čelí mnoha výzvám při implementaci pevných-baterií.
Nejvýznamnější překážkou zůstává úzké místo nákladů.
V současné době je cena všech--baterií ve stavu asi 8krát vyšší než u baterií v tekutém stavu. Vzhledem k tomu, že energetická kapacita jednoho balení pro užitková vozidla je obecně přes 300 000, náklady na pořízení vozidla se výrazně zvýší, pokud budou všechna vozidla vybavena plně polovodičovými bateriemi, což překročí rozsah přijatelnosti na trhu. Kromě toho je výrobní proces polovodičových baterií složitější a vyžaduje vyšší standardy pro vybavení a materiály, což dále zvyšuje výrobní náklady.
Na technické frontě stále existují problémy, které je třeba naléhavě řešit.
Za prvé je zde problém stability rozhraní. Špatný kontakt mezi pevnými elektrolyty a materiály katody/anody může snadno vést ke kapacitě a zkrácení životnosti baterie, což nesplňuje požadavky na dlouhodobý-vysoko{2}}zátěž užitkových vozidel. Za druhé je nedostatečná iontová vodivost. Iontové ionty hlavních oxidových a sulfidových pevných elektrolytů jsou stále nižší než u kapalných elektrolytů, což omezuje rychlost nabíjení a výstupní výkon. Za třetí je zde problém objemové expanze a kontrakce. Změna objemu materiálů elektrod během procesu nabíjení a vybíjení může způsobit prasknutí obalu baterie. V provozním prostředí, kde užitková vozidla neustále vibrují, bude tento problém výraznější.
Nedostatek ekologické synergie také brzdí proces implementace.
V současnosti chybí jednotný standardní systém v oblasti polovodičových{0}}baterií pro užitková vozidla. Velikost bateriových sad a komunikační protokol BMS jsou zcela odlišné, což má za následek nekompatibilitu produktů různých podniků a obtížnou propagaci. Zároveň ještě nebyl zaveden systém recyklace pevných-baterií a zpracování a opětovné použití odpadních baterií se stávají potenciálními problémy
Kromě toho modernizace zařízení pro dodávku energie-zaostává za vývojem technologie baterií. Náklady na výstavbu super-rychlých nabíjecích stanic jsou vysoké a stanice jsou malé, což jen stěží uspokojí potřeby-velkých aplikací.
Pro průmysl užitkových vozidel představují pevné-baterie nejen technologickou revoluci, ale také historickou příležitost pro průmyslovou restrukturalizaci. Jeho technologické výhody, jako je vysoká hustota energie, účinnost rychlého nabíjení a vysoká bezpečnost, přesně vyřeší klíčové problémy nové transformace energie v užitkových vozidlech a posunou průmysl od „politiky-řízeného k „tržnímu-řízenému“.
Navzdory mnoha výzvám, jako jsou náklady, technologie a ekologie, je již nyní rozsáhlé -zavádění pevných-baterií v oblasti užitkových vozidel trendem s neustálým opakováním technologie, neustálou vyspělostí průmyslového řetězce a silnou podporou politik. Očekává se, že do roku 230 budou pevné-baterie dominovat na novém trhu s energií pro užitková vozidla, což povede k nahrazení elektrifikace všech scénářů, jako je hlavní doprava a městské služby, a základní podpora pro realizaci cíle „dvojitého uhlíku“.
