En ny batteriteknologi til elektriske køretøjer hævder at tilbyde opladningshastigheder, der kan sammenlignes med den tid, det tager at tanke en typisk benzin/dieseldrevet bil. Mahle Powertrain og Allotrope Energy har kombineret fordelene ved superkondensatorer og traditionelle lithium-ion-batterier for at skabe den nye lithium-carbon-teknologi og dens ultrahurtige opladningskapacitet. Derudover er Li-C-cellerne fri for sjældne jordartsmetaller og er fuldt genanvendelige.
Rækkevidden er ofte den vigtigste barriere for at købe en el-bil, men hvis batteriet kunne genoplades lige så hurtigt som det tager at tanke en konventionel benzin/dieselbil, forsvinder den bekymring, fortæller Dr. Mike Bassett, der er Mahle Powertrain’s chef for forskning.
-Med stigningen i on-demand-økonomien har der været en hurtig stigning i brugen af benzindrevne knallerter til leverancer som take-away-måltider, og det har bidraget til luftkvalitetsproblemer i byerne, fortsætter Bassett.
Nu undersøger Mahle Powertrain i et samarbejdsprojekt med Allotrope Energy, hvordan en elektrisk knallert, der drives af et billigt litium-carbon-batteri med lille kapacitet og som kan genoplades mellem stop på så lidt som 90 sekunder.
Allotrope Energy’s lithium-carbon-teknologi kombinerer fordelene ved superkondensatorer og traditionelle lithium-ion-batterier til at levere en celle, der kan genoplades hurtigt og alligevel bevarer en god energitæthed.
Teknologien har en højhastighedsanode og en elektrisk dobbeltlagskondensator katode med høj kapacitet (EDLC), adskilt af en organisk elektrolyt. Det resulterer i en battericelle, der ikke lider af nogen af de termiske nedbrydningseffekter, som traditionelle lithium-baserede batterier oplever. Dens stabilitet, selv ved høje temperaturer, tillader høj strømforsyning og hurtig genopladning, alt sammen uden behov for kompleks ekstern køling eller detaljerede batteristyringssystemer.
Kondensatorkatoden har en levetid på over 100.000 cyklusser, hvilket er langt højere end konventionelle batterier. Samtidig undgår man brugen af sjældne metaller og designets fulde genanvendelighed gør det bedre for miljøet både under produktionen og længe efter det.
Som en del af projektet undersøgte Mahle Powertrain scenariet for en bybaseret el-knallert fastfood-leveringstjeneste med en rækkevidde på 25 km. Et konventionelt lithium-ion-batteri på 500Wh ville kræve en genopladning midt på turen, der, selv med en hurtigoplader, ville tage mere end 30 minutter. Derudover reducerer regelmæssig hurtig opladning batterilevetiden til det punkt, det sandsynligvis vil skulle udskiftes hvert år eller to.
En lithium-carbon-pakke kunne imidlertid genoplades ved 20 kW på bare 90 sekunder.
-Med ultrahurtig opladning kan batteriets størrelse optimeres til at passe til de scenarier, køretøjet vil blive brugt i, og det fører ikke kun til vægtbesparelser, men også omkostningsreduktioner, der yderligere sænker hindringerne for dekarbonisering, påpeger Bassett.
-Den virkelige udfordring ligger i at designe den elektriske arkitektur, der er i stand til at absorbere så høje ladninger. Derudover findes der ingen ladesystemer på markedet, der kan leve op til kravene, så vi skabte vores eget skræddersyede design, fortæller han videre.
Løsningen, som Bassetts team kom med, bruger sit eget indbyggede kondensatorbaserede energilager til at levere ultrahurtig opladning op til 20 kW ved at øge strømmen fra en typisk 7 kW enfaset forbindelse, hvilket reducerer omkostninger og kompleksitet, samtidig med at behovet elimineres til dyre opgraderinger af elnettet.
