10 ganger høyere energitetthet enn litiumbatteri? Porsche utvikler silisiumanodebatteri og planlegger å masseprodusere det innen 5 år
Spanias daglige nettsted "Public" rapporterte nylig at batteriproduksjon er en viktig kilde til karbonutslipp i produksjonsprosessen av elektriske biler, og står for 25% til 40% av de totale utslippene. Stadig flere produsenter jobber for å redusere utslippene på dette området, men Porsche ønsker å gå lenger. Selskapet utvikler et batteri med bedre ytelse og et mindre karbonavtrykk. Er dette et perfekt batteri?
Porsche vil investere rundt 1 milliard euro i løpet av de neste 10 årene i ulike avkarboniseringstiltak, inkludert reduksjon av karbondioksidutslipp fra monteringsanleggene, heter det i rapporten. Produksjonen av Porsche Taycan på Zuffenhausen (i Stuttgart, Tyskland) er karbonnøytral fra starten, men å bygge en bil er mye mer enn å montere alle delene på produksjonslinjen.
Batterier er en av de viktigste utslippskildene i produksjonen av elbiler. I denne lenken bruker de mange produksjonstrinnene for å konvertere råvarer som nikkel og kobolt til raffinerte produkter som kan brukes i batterier enorme mengder energi.
Benjamin Pasenberg, leder for høyspentsystemer i Porsche, sa på en pressekonferanse nylig: «Det er svært viktig å ha grønn energi, spesielt innen batteriproduksjon, der det tar mye energi å varme opp ting.» Men å bruke bare grønne (eller lavutslipps) energikilder for å lage batterier er ikke nok for Porsche (eller andre produsenter) til å oppfylle sine utslippsmål. Det er også behov for å tenke nytt om selve batteriet for å redusere forurensningen som oppstår fra batteriproduksjonspraksis.
Derfor jobber Porsche med et nytt batteri. Batteriet sies å være kraftigere, lade raskere og ha et mindre karbonavtrykk enn nåværende batterier. Teknologien som brukes er å bruke mer silisium i anode av batteriet, i stedet for grafitten som vanligvis brukes i dag.
Ifølge Otmar Beecher, leder for elbiler i Porsche, er silisiumanoder 10 ganger mer energitett. Porsche forventer 20 til 25 prosent flere watttimer per liter volum enn dagens konvensjonelle litium-ion-batterier. Det vil si at under en viss energikapasitet er batterivolumet mindre. Den forbedrede energieffektiviteten til batterier betyr i sin tur at det trengs færre batterier for å drive kjøretøyet, noe som reduserer totalvekten (og reduserer også plassen som kreves for batteriene).
Mindre kjøretøyvekt betyr også lavere batteriforbruk, men hvor er den positive innvirkningen på miljøet? For det første reduserer utformingen av denne nye cellen materialkravene til aluminiumscellestrukturen (huset) sammenlignet med sylindriske celledesign. Produksjon av aluminium er en av de viktige karbonutslippskildene for biler. Ifølge en fersk studie fra Volvo står aluminium for 30 prosent av utslippene som oppstår ved produksjon av moderne kjøretøymaterialer, enda mer enn selve batteriet. Derfor reduserer reduksjon av bruken av aluminium også en stor del av utslippene. Selv om ingen detaljer ble utgitt, sa Porsche at batteriet også ville lade raskere.
På den annen side vil koboltinnholdet i slike batterier bli redusert. Det er nå kjent at kobolt er vanskelig å oppnå, veldig dyrt, og har stor innvirkning på miljøet. Kobolt utgjør i dag 20 prosent av taykansk batterikatodmateriale, og Porsche håper den nye teknologien vil redusere koboltandelen til bare 5 til 10 prosent.
For å redusere utslippene ytterligere vil Porsche fokusere på forsyningskjeden. Det tyske selskapet vil hente kobolt, nikkel og andre råvarer så mye som mulig fra Europa, slik at det vil være nærmere der de nye batteriene skal produseres, nær Porsches forsknings- og utviklingssenter i Weissach. Ifølge den aktuelle personen som har ansvaret for Porsche, kan kjøp av katodematerialer fra Schwarzheide, Tyskland i stedet for mitt land redusere karbondioksidutslippene med 25%.
I tillegg presser Porsche sine leverandører til å lage batterier og andre komponenter helt fra fornybar energi. Den tyske bilprodusenten sa at de ikke lenger ville vurdere langsiktige kontrakter med leverandører som ikke var villige til å bruke sertifisert "grønn" energi. Porsche sier at leverandørkjeden står for om lag 20 prosent av bilprodusentens totale klimagassutslipp. Det vil stige til rundt 40 prosent innen 2030 etter hvert som produksjonen skifter til elbiler.
Det store spørsmålet er, når vil vi se dette "ideelle" Porsche-batteriet i en bil? Som mange andre teknologier i bilsektoren, vil den bli brukt først i racerbiler, der høy ytelse og raske lademuligheter er avgjørende. Otmar Beecher sa: "Vanligvis er vi 2 til 3 år unna overgangen til produksjonsbiler. Så vi får se det i produksjonsbiler etter 2025. Porsche forventer å kommersialisere høyytelsesbatteriet innen fem år.
Når det gjelder produksjon, er målet å oppnå en minimum årlig produksjon på 100 MWh, nok til å drive rundt 1000 biler. Dette får oss til å tro at det i utgangspunktet bare vil være bestemt for en ikke-produksjonsmodell, muligens en veldig høyytelses superbil.
Selvfølgelig er det ikke et perfekt batteri. Det perfekte batteriet lades på få sekunder, overopphetes ikke eller mister kapasitet over tid, og er lett og billig å produsere. Vi vil sannsynligvis aldri se et batteri med alle disse funksjonene i ett, men på kort til mellomlang sikt kommer Porsches batteri ganske nær - i det minste i teorien - det ideelle batteriet. (kompilert / Li Zijian)
