Ο οδικός χάρτης μπαταριών της Toyota
- Τρεις νέες τεχνολογίες μπαταριών υγρού ηλεκτρολύτη για περισσότερη ισχύ, μεγαλύτερη αυτονομία, ταχύτερη φόρτιση και χαμηλότερο κόστος
- Τα τεχνολογικά επιτεύγματα στις μπαταρίες στερεάς κατάστασης μετατοπίζουν το ενδιαφέρον της ανάπτυξης στη μαζική παραγωγή
- Η τεχνολογία μπαταριών μειωμένου ύψους είναι βασική για τη βελτίωση της αυτονομίας
Στα πρόσφατα εγκαίνια του BEV εργοστασίου της, η Toyota αποκάλυψε ότι τα επόμενης γενιάς αμιγώς ηλεκτρικά οχήματα της (BEV) θα ξεκινήσουν να παράγονται το 2026. Η Toyota σκοπεύει να προσφέρει μοντέλα BEV προηγμένων προδιαγραφών. Αυτά όχι μόνο θα σχεδιάζονται και θα κατασκευάζονται προκειμένου να διαφοροποιούνται, αλλά θα τροφοδοτούνται επίσης με ενέργεια από μία σειρά νέων προηγμένων μπαταριών που θα αναπτυχθεί ειδικά για να υπερβαίνουν τις διαφορετικές ανάγκες και προσδοκίες των πελατών της Toyota.
Κατά τη διάρκεια ενός πρόσφατου τεχνικού σεμιναρίου με θέμα «Ας Αλλάξουμε το Μέλλον των Αυτοκινήτων», η Toyota έδωσε μία πρώτη εικόνα από τις πρωτοποριακές τεχνολογίες των μοντέλων BEV επόμενης γενιάς, συμπεριλαμβανομένων των βασικών σημείων του σχεδίου υλοποίησης της προηγμένης τεχνολογίας μπαταριών.
Ο Takero Kato, πρόεδρος του εργοστασίου BEV της Toyota, δήλωσε ότι τα επόμενης γενιάς BEV θα κυκλοφορήσουν για πρώτη φορά στην αγορά το 2026 και ότι από τα 3,5 εκατομμύρια BEV που η Toyota προβλέπει να πουλήσει μέχρι το 2030, τα 1,7 εκατομμύρια θα είναι οχήματα αυτής της νέας γενιάς. Τόνισε επίσης τη σημασία των διαφορετικών τεχνολογιών μπαταριών προκειμένου τα BEV να γίνουν ελκυστικά σε ένα ευρύτερο φάσμα πελατών και να ικανοποιούν τις ανάγκες τους.
«Θα χρειαστούμε διάφορες επιλογές μπαταριών, όπως ακριβώς έχουμε διαφορετικές παραλλαγές κινητήρων. Είναι σημαντικό να προσφέρουμε λύσεις μπαταριών που θα ειναι συμβατές με μια ποικιλία μοντέλων και αναγκών των πελατών» δήλωσε ο Takero Kato.
Η Toyota παρουσίασε τέσσερις μπαταρίες επόμενης γενιάς, συμπεριλαμβανομένων των πιο πρόσφατων τεχνολογικών εξελίξεων στις μπαταρίες υγρού και στερεού ηλεκτρολύτη, και προχώρησε στην αποκάλυψη δύο περαιτέρω βημάτων στην τεχνολογία μπαταριών στερεού ηλεκτρολύτη.
Βελτιωμένη απόδοση από μπαταρίες υγρού ηλεκτρολύτη
Οι μπαταρίες με υγρούς ηλεκτρολύτες, οι οποίες αποτελούν σήμερα την κύρια τεχνολογία για τα BEV, αναπτύσσονται περαιτέρω από την Toyota ώστε να προσφέρουν βελτιωμένη ενεργειακή πυκνότητα, ανταγωνιστικότητα στον τομέα του κόστους και ταχύτητα φόρτισης.
Υπάρχουν τρεις κύριες τεχνολογίες υπό εξέλιξη για τις μπαταρίες υγρού ηλεκτρολύτη, με τις ονομασίες ‘Performance’, ‘Popularisation” και ‘High Performance’.
- Performance [Ιόντων λιθίου]
Η μπαταρία Performance Li-Ion, η οποία προορίζεται να παρουσιαστεί με τα BEV επόμενης γενιάς που θα κυκλοφορήσουν το 2026, θα αυξήσει την αυτονομία τους σε πάνω από 800 χιλιόμετρα όταν συνδυάζεται με βελτιωμένη αεροδυναμική και μειωμένο βάρος οχήματος.
Επιπλέον, η μπαταρία Performance αναμένεται να προσφέρει:
- Μείωση κόστους 20% (συγκριτικά με το τρέχον bZ4X BEV)
- Ταχεία επαναφόρτιση σε 20 λεπτά ή λιγότερο (SOC*1 = 10-80%)
- Διαθεσιμότητα: αναμένεται το 2026
- Popularisation [Φωσφορικού άλατος σιδήρου λιθίου]
Η Toyota εξελίσσει υψηλής ποιότητας και μικρότερου κόστους μπαταρίες για να ανταποκριθεί στην ευρύτερη απήχηση των BEV, προσφέροντας στους πελάτες ποικίλες επιλογές μπαταριών – όπως ακριβώς συμβαίνει με τη δυνατότητα που έχουν σήμερα να επιλέξουν διαφορετικά συστήματα κίνησης.
Η μπαταρία Popularisation βασίζεται στη διπολική τεχνολογία στην οποία η Toyota πρωτοστάτησε και εφάρμοσε με τις μπαταρίες NiMh των υβριδικών ηλεκτρικών οχημάτων της, σε συνδυασμό με το φθηνό φωσφορικό άλας σιδήρου λιθίου (LiFePO) ως βασικό συστατικό.
Η μπαταρία Popularisation αναμένεται να προσφέρει:
- 20% αύξηση της αυτονομίας (συγκριτικά με το τρέχον bZ4X)
- 40% μείωση κόστους (συγκριτικά με το τρέχον bZ4X)
- Ταχεία επαναφόρτιση σε 30 λεπτά ή λιγότερο (SOC*1= 10-80%)
- Διαθεσιμότητα: αναμένεται το 2026-27
Φωτογραφία: Μονοπολική έναντι Διπολικής Δομής
- High-Performance [Ιόντων λιθίου]
Η Toyota αναπτύσσει επίσης μια μπαταρία High-Performance που συνδυάζει τη διπολική δομή με τη χημεία ιόντων λιθίου και μια κάθοδο υψηλής περιεκτικότητας σε νικέλιο προκειμένου να αυξήσει περαιτέρω την αυτονομία σε πάνω από 1.000 χιλιόμετρα όταν συνδυάζεται με βελτιωμένη αεροδυναμική και μειωμένο βάρος οχήματος.
Η μπαταρία High-Performance αναμένεται επίσης να προσφέρει:
- Επιπλέον 10% μείωση κόστους συγκριτικά με τη μπαταρία Performance
- Ταχεία επαναφόρτιση σε 20 λεπτά ή λιγότερο (SOC*1 = 10-80%)
- Διαθεσιμότητα: αναμένεται το 2027-28
Επανάσταση στις μπαταρίες στερεάς κατάστασης [Ιόντων λιθίου]
Με την προοπτική να αλλάξει τους κανόνες του παιχνιδιού για τα BEV, η Toyota έκανε ένα σημαντικό τεχνολογικό βήμα στην προσπάθειά της να βελτιώσει την ανθεκτικότητα των μπαταριών ιόντων λιθίου στερεάς κατάστασης.
Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης της Toyota διαθέτουν στερεό ηλεκτρολύτη, επιτρέποντας την ταχύτερη κίνηση των ιόντων και μεγαλύτερη ανοχή σε υψηλές τάσεις και θερμοκρασίες.
Αυτές οι ιδιότητες καθιστούν τις μπαταρίες στερεάς κατάστασης κατάλληλες για ταχεία φόρτιση και εκφόρτιση και παροχή μεγαλύτερης ισχύος σε μικρότερο μέγεθος.
Το τίμημα, μέχρι τώρα, ήταν η αναμενόμενη μικρότερη διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Ωστόσο, οι πρόσφατες τεχνολογικές εξελίξεις της Toyota ξεπέρασαν αυτή την πρόκληση και η εταιρεία έχει στρέψει το ενδιαφέρον της στη διάθεση των μπαταριών στερεάς κατάστασης σε μαζική παραγωγή.
Στόχος είναι οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης να είναι έτοιμες για εμπορική χρήση έως το 2027-28.
Αν και η τεχνολογία στερεάς κατάστασης προοριζόταν αρχικά για χρήση στα υβριδικά ηλεκτρικά οχήματα (HEV), η Toyota εστιάζει τώρα κυρίως στα BEV επόμενης γενιάς.
Η πρώτη μπαταρία στερεάς κατάστασης της Toyota αναμένεται να προσφέρει:
- 20% αύξηση στην αυτονομία έναντι της μπαταρίας Performance (περίπου 1000 km)
- Ταχεία φόρτιση σε 10 λεπτά ή λιγότερο (SOC*1 = 10-80%)
Περαιτέρω δράσεις στην εξέλιξη των μπαταριών στερεάς κατάστασης
Η Toyota αναπτύσσει ήδη μια μπαταρία ιόντων λιθίου στερεάς κατάστασης υψηλότερων προδιαγραφών, η οποία στοχεύει σε 50% βελτίωση της αυτονομίας σε σχέση με την μπαταρία Performance.
Βελτιστοποιώντας το ύψος της μπαταρίας για τη βελτίωση της αυτονομίας
Η αεροδυναμική διαδραματίζει πρωταρχικό ρόλο στον καθορισμό της αυτονομίας όλων των οχημάτων.
Όπως είναι φυσικό, στην προσπάθεια μεγιστοποίησης της αυτονομίας των BEV δίνεται όλο και μεγαλύτερη έμφαση στη μείωση ή τη βελτιστοποίηση των τιμών του συντελεστή οπισθέλκουσας (Cd).
Η Toyota προχωρά ένα βήμα παρακάτω εστιάζοντας στο CdA (συντελεστής οπισθέλκουσας Cd πολλαπλασιαζόμενος με τη μετωπική επιφάνεια Α), το οποίο επηρεάζει ακόμα περισσότερο, λόγω που πολλαπλασιαστικού του χαρακτήρα, την αυτονομία ενός οχήματος.
Κεντρικό ρόλο στην προσέγγιση της Toyota παίζει το ύψος της μπαταρίας, η οποία συνήθως τοποθετείται κάτω από το δάπεδο του οχήματος. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε συνολική αύξηση του ύψους του οχήματος, κάτι που επιδρά δυσανάλογα πολλαπλασιαστικά στο CdA και, κατά συνέπεια, στην αυτονομία του οχήματος.
Εάν το ύψος της μπαταρίας μπορεί να μειωθεί, τότε το συνολικό ύψος του οχήματος μπορεί επίσης να μειωθεί, το CdA να βελτιωθεί και η συνολική αυτονομία να αυξηθεί.
Ως εκ τούτου, η Toyota αναπτύσσει επίσης μια όλο και πιο επίπεδη σχεδίαση μπαταριών.
Σήμερα η μπαταρία του bZ4X, συμπεριλαμβανομένου του περιβλήματος, έχει ύψος περίπου 150 χιλιοστά. Στο μέλλον, η Toyota σκοπεύει να μειώσει το ύψος της μπαταρίας στα 120 χιλιοστά, ακόμη και στα 100 χιλιοστά στην περίπτωση των σπορ οχημάτων υψηλών επιδόσεων, όπου είναι επιθυμητή μία χαμηλή θέση οδήγησης.
Αυτές οι εξελίξεις στο ύψος της μπαταρίας μπορούν να έχουν θετικές επιπτώσεις στην αυτονομία, την οδηγική απόλαυση και τη διάταξη χώρων, ανάλογα με τον τρόπο που εφαρμόζονται στο όχημα.
*1 SOC – State of Charge
