Pada Rabu mendatang, 24 November, meja bundar terbaru Mengemudi ke Masa Depan akan membahas seperti apa masa depan produksi baterai Kanada.Apakah Anda seorang yang optimis - Anda benar-benar percaya bahwa semua mobil akan menjadi listrik pada tahun 2035 - atau Anda berpikir kami tidak akan mencapai tujuan ambisius itu, mobil bertenaga baterai adalah bagian penting dari masa depan kita.Jika Kanada ingin menjadi bagian dari revolusi listrik ini, kita perlu mencari cara untuk menjadi produsen sistem tenaga otomotif terkemuka di masa depan.Untuk melihat seperti apa masa depan, saksikan meja bundar manufaktur baterai terbaru untuk kami di Kanada pada hari Rabu ini pukul 11:00 Waktu Bagian Timur.
Lupakan baterai solid-state.Hal yang sama berlaku untuk semua hype tentang anoda silikon.Bahkan baterai aluminium-air kebanggaan yang tidak dapat diisi ulang di rumah tidak dapat menggoyahkan dunia kendaraan listrik.
Apa itu baterai struktural?Nah, ini pertanyaan yang bagus.Untungnya bagi saya, yang tidak ingin berpura-pura bahwa saya tidak memiliki keahlian teknik, jawabannya sederhana.Mobil listrik saat ini ditenagai oleh baterai yang dipasang di dalam mobil.Oh, kami telah menemukan cara baru untuk menyembunyikan kualitasnya, yaitu dengan memasang semua baterai lithium-ion ini ke dasar sasis, menciptakan platform "skateboard" yang kini identik dengan desain EV.Tapi mereka masih terpisah dari mobil.Pengaya, jika Anda mau.
Baterai struktural menumbangkan paradigma ini dengan membuat seluruh sasis terbuat dari sel baterai.Di masa depan yang tampak seperti mimpi, tidak hanya lantai penahan beban yang akan menjadi-daripada berisi-baterai, tetapi bagian-bagian tertentu dari tubuh-pilar-A, atap, dan bahkan, seperti yang ditunjukkan oleh lembaga penelitian, adalah mungkin . penyaring udara bertekanan ruangan-tidak hanya dilengkapi dengan baterai, tetapi sebenarnya dibentuk oleh baterai.Dalam kata-kata Marshall McLuhan yang hebat, mobil adalah baterai.
Nah, meskipun baterai lithium-ion modern terlihat berteknologi tinggi, namun berat.Kepadatan energi lithium ion jauh lebih kecil daripada bensin, sehingga untuk mencapai kisaran yang sama dengan kendaraan berbahan bakar fosil, baterai pada EV modern berukuran sangat besar.Sangat besar.
Lebih penting lagi, mereka berat.Seperti berat dalam “beban lebar”.Rumus dasar yang saat ini digunakan untuk menghitung kerapatan energi baterai adalah bahwa setiap kilogram ion litium dapat menghasilkan listrik sekitar 250 watt-jam.Atau dalam dunia singkatan, para insinyur lebih suka, 250 Wh/kg.
Berhitunglah sedikit, baterai 100 kWh seperti Tesla yang dicolokkan ke baterai Model S, yang berarti kemanapun Anda pergi, Anda akan menyeret sekitar 400 kg baterai.Ini adalah aplikasi terbaik dan paling efisien.Bagi kita orang awam, mungkin lebih akurat memperkirakan bahwa baterai 100 kWh memiliki berat sekitar 1.000 pon.Seperti setengah ton.
Sekarang bayangkan sesuatu seperti Hummer SUT baru, yang diklaim memiliki tenaga onboard hingga 213 kWh.Sekalipun sang jenderal menemukan beberapa terobosan dalam efisiensi, Hummer teratas masih akan menghabiskan sekitar satu ton baterai.Ya, ini akan melaju lebih jauh, tetapi karena semua keunggulan tambahan ini, peningkatan jangkauan tidak sebanding dengan penggandaan baterai.Tentu saja, truknya harus memiliki mesin yang lebih bertenaga — yaitu, kurang efisien — agar sesuai.Performa alternatif yang lebih ringan dan jangkauan yang lebih pendek.Seperti yang akan dikatakan oleh setiap insinyur otomotif (apakah untuk kecepatan atau penghematan bahan bakar), bobot adalah musuh.
Di sinilah peran baterai struktural. Dengan membuat mobil dari baterai alih-alih menambahkannya ke struktur yang ada, sebagian besar bobot tambahan akan hilang.Sampai batas tertentu — yaitu, ketika semua benda struktural diubah menjadi baterai — meningkatkan jarak jelajah mobil hampir tidak menyebabkan penurunan berat badan.
Seperti yang Anda harapkan—karena saya tahu Anda sedang duduk di sana sambil berpikir “Ide yang bagus!”—ada hambatan untuk solusi cerdas ini.Yang pertama adalah menguasai kemampuan membuat baterai dari bahan yang dapat digunakan tidak hanya sebagai anoda dan katoda untuk baterai dasar apa pun, tetapi juga cukup kuat—dan sangat ringan!-Struktur yang dapat menopang mobil seberat dua ton dan penumpangnya, dan diharapkan aman.
Tidak mengherankan, dua komponen utama baterai struktural paling kuat yang dibuat oleh Chalmers University of Technology dan diinvestasikan oleh KTH Royal Institute of Technology, dua universitas teknik paling terkenal di Swedia, adalah serat karbon dan aluminium.Intinya, serat karbon digunakan sebagai elektroda negatif;elektroda positif menggunakan aluminium foil berlapis besi fosfat litium.Karena serat karbon juga menghantarkan elektron, tidak diperlukan perak dan tembaga berat.Katoda dan anoda dipisahkan oleh matriks serat gelas yang juga mengandung elektrolit, sehingga tidak hanya mengangkut ion litium di antara elektroda, tetapi juga mendistribusikan beban struktural di antara keduanya.Tegangan nominal dari setiap sel baterai tersebut adalah 2,8 volt, dan seperti semua baterai kendaraan listrik saat ini, dapat digabungkan untuk menghasilkan 400V atau bahkan 800V yang umum untuk kendaraan listrik sehari-hari.
Meskipun ini adalah lompatan yang jelas, bahkan sel-sel berteknologi tinggi ini sama sekali tidak siap untuk prime time.Kepadatan energinya hanya 25 watt-jam per kilogram yang dapat diabaikan, dan kekakuan strukturalnya adalah 25 gigapascal (GPa), yang hanya sedikit lebih kuat dari serat kaca bingkai.Namun, dengan dana dari Badan Antariksa Nasional Swedia, versi terbaru sekarang menggunakan lebih banyak serat karbon daripada elektroda aluminium foil, yang menurut para peneliti memiliki kekakuan dan kepadatan energi.Faktanya, baterai karbon/karbon terbaru ini diharapkan dapat menghasilkan listrik hingga 75 watt-jam per kilogram dan modulus Young sebesar 75 GPa.Kepadatan energi ini mungkin masih tertinggal dari baterai lithium-ion tradisional, tetapi kekakuan strukturalnya sekarang lebih baik daripada aluminium.Dengan kata lain, baterai diagonal sasis kendaraan listrik yang terbuat dari baterai ini mungkin secara struktural sekuat baterai yang terbuat dari aluminium, tetapi bobotnya akan sangat berkurang.
Penggunaan pertama baterai berteknologi tinggi ini hampir pasti adalah barang elektronik konsumen.Profesor Chalmers Leif Asp berkata: "Dalam beberapa tahun, sangat mungkin untuk membuat ponsel pintar, laptop, atau sepeda listrik yang beratnya hanya setengah dari hari ini dan lebih ringkas."Namun, seperti yang ditunjukkan oleh penanggung jawab proyek, "Kami benar-benar hanya dibatasi oleh imajinasi kami di sini."
Baterai tidak hanya menjadi dasar kendaraan listrik modern, tetapi juga merupakan penghubung terlemahnya.Bahkan ramalan yang paling optimis pun hanya dapat melihat kepadatan energi dua kali lipat saat ini.Bagaimana jika kita ingin mendapatkan jangkauan luar biasa yang telah kita semua janjikan — dan tampaknya seseorang setiap minggu menjanjikan 1.000 kilometer per pengisian daya?— Kita harus melakukan yang lebih baik daripada menambahkan baterai ke mobil: kita harus membuat mobil dari baterai.
Para ahli mengatakan perbaikan sementara beberapa rute yang rusak, termasuk jalan raya Coquihalla, akan memakan waktu beberapa bulan.
Postmedia berkomitmen untuk mempertahankan forum diskusi yang aktif namun bersifat pribadi dan mendorong semua pembaca untuk membagikan pandangan mereka tentang artikel kami.Diperlukan waktu hingga satu jam agar komentar muncul di situs web.Kami meminta Anda untuk menjaga komentar Anda relevan dan hormat.Kami telah mengaktifkan notifikasi email-jika Anda menerima tanggapan komentar, jika utas komentar yang Anda ikuti diperbarui, atau jika Anda mengikuti komentar pengguna, Anda sekarang akan menerima email.Silakan kunjungi Pedoman Komunitas kami untuk informasi lebih lanjut dan detail tentang cara menyesuaikan setelan email.