BP — одна из семи крупнейших мировых нефтегазовых компаний, и, несмотря на то, что ее запасы составляют почти 20 миллионов баррелей нефти, а новые разведочные площади составляют 63 000 квадратных километров, миру по-прежнему требуется больше энергии. Но все немного иначе, чем когда исследователь Джордж Рейнольдс впервые начал бурение в поисках нефти в начале 1900-х годов, люди требуют более чистой и качественной энергии, и BP смотрит в будущее, стремясь внести смелые изменения в то, как она мобилизует энергию. автомобилист.
Джон Салкелд (на фото ниже), директор по технологиям подразделения Advanced Mobility Unit (AMU) BP, говорит, что в способах передвижения людей и товаров по всему миру происходят сейсмические изменения, и что они исходят от трех основных движущих сил:технологии (электромобили, аккумуляторы и обработка больших данных); потребители (которые быстро меняют свои взгляды и используют общую мобильность, услуги по запросу и удобство сенсорного экрана); и города (которые пытаются заставить людей двигаться, борясь с заторами и загрязнением).
Все эти факторы определяют другое будущее, и суть его в том, что электромобили играют невероятно важную роль во всем этом. По мере того, как производители автомобилей предлагают населению более широкий выбор, а инфраструктура зарядки улучшается, люди начнут переходить на автомобили с нулевым уровнем выбросов, а это в конечном итоге означает меньший спрос на нефть. В настоящее время в мире насчитывается всего пять миллионов электромобилей, но, судя по текущим тенденциям, сами BP считают, что к 2040 году эта цифра может вырасти до 350 миллионов. Однако возможность заряжать автомобиль так же быстро, как вы можете заправиться бензином или дизельным топливом, будет иметь решающее значение для массового внедрения, говорит Салкельд.
Когда мы думаем о сверхбыстрой зарядке сегодня, мы имеем в виду способность достигать 160 км пробега за 10 минут, что соответствует мощности зарядки 150 кВт — и с этой целью BP запустила свою первую сверхбыструю зарядную станцию в Германии (которая, кстати, может модернизировать до 320 кВт). В прошлом году они приобрели Chargemaster, крупнейшую в Великобритании сеть зарядных устройств для электромобилей, и к концу года 100 зарядных устройств Ultracharge мощностью 150 кВт должны быть установлены на 50 АЗС BP, а к концу 2021. И это хорошая новость, учитывая результаты исследования, проведенного BP с National Grid в Великобритании, в котором всего 50 станций сверхбыстрой зарядки, расположенных в стратегически важных местах в Великобритании, означают, что 95 процентов населения будут в нескольких минутах езды от зарядной станции.
Но, по собственному признанию BP, потребуется много тяжелой работы, чтобы сделать сверхбыструю зарядку реальностью, во-первых, с точки зрения того, чтобы помочь потребителям понять, что это такое, а также с точки зрения влияния на инфраструктуру. Если у потребителей нет возможности заряжать дома, им нужно будет найти пункт зарядки в другом удобном месте, а для тех, кто путешествует на большие расстояния по работе или в гости к семье и друзьям, зарядка в пункте назначения будет иметь ключевое значение, как и для коммерческих водителей, для которых каждый час, когда машина заряжается, теряет деньги.
«Нам нужно будет укрепить сеть, чтобы разрешить любую форму массовой зарядки дома или на привокзальной площади, но нам также нужны сами автомобили. Самый быстрый серийный автомобиль на данный момент — это Model 3, которая может заряжаться на 200 кВт, в следующем году мы увидим Porsche Taycan с мощностью 350 кВт [добавляя запас хода более 60 миль за четыре минуты], но это по-прежнему автомобили премиум-класса и мы не успокоимся, пока эта возможность не станет доступной для массового рынка потребительских автомобилей», — говорит Салкельд.
В прошлом месяце она провела конференцию с CharIN (ассоциация, целью которой является разработка и внедрение комбинированной системы зарядки постоянного тока для быстрой и сверхбыстрой зарядки), на которую собрались 200 человек со всего мира с участием всех ключевых игроков отрасли, включая их конкурентов. , лица, принимающие решения в правительстве, и городские власти.
Одним из стержней для достижения сверхбыстрой зарядки является технология аккумуляторов, и когда BP приняла эту точку зрения, они обратились к отрасли, и Store Dot стал лидером в этой области. Итак, 18 месяцев назад они вложили 20 миллионов долларов, чтобы помочь с производством этих батарей, но это выходит за рамки финансовых вложений. Они очень заинтересованы в том, чтобы вывести технологию на рынок, и поэтому они очень усердно работали с командой StoreDot, чтобы организовать эту демонстрацию на мероприятии EcoMotion в Тель-Авиве, Израиль, на котором технологическая компания вышла из -электрический скутер Muvi от испанской фирмы Torrot и заменить элементы с технологией FlashBattery в 7-килограммовом аккумуляторном блоке.
StoreDot был основан в 2012 году на базе Тель-Авивского университета с идеей, что они могут использовать новые материалы, такие как металлоиды, вместе с органическими соединениями, чтобы изменить мир хранения энергии и оптимизировать эти материалы для сверхбыстрой зарядки. К настоящему времени производитель ячеек привлек в общей сложности 130 миллионов фунтов стерлингов от некоторых крупнейших игроков отрасли, включая Samsung, BP, Daimler и TDK Corporation, поэтому они охватывают часть рынка бытовой электроники, а затем, с точки зрения автомобилей, инфраструктуру. для транспортного средства, самого транспортного средства и производственных возможностей. Команда из 115 человек (в том числе 35 докторов наук) базируется в современной лаборатории в Герцлии, включает 30 докторов наук и более 50 инженеров в междисциплинарной области органической химии, материаловедения, физики и электрохимии.
StoreDot начал свою работу со стандартного аккумулятора FlashBattery PD (Power Delivery) на 2,5 ампера для смартфонов — аккумулятора с мгновенной зарядкой, который можно полностью зарядить всего за пять минут. На самом деле он способен выдавать до 10C или 5 ампер (а также более высокое напряжение), обеспечивая удивительно быструю скорость зарядки, которая в 100 раз быстрее, чем у любого другого аккумулятора мобильного устройства, полностью заряжая смартфон за 60 секунд. требуется гораздо более мощное зарядное устройство. Эта 100-ваттная батарея (похожая на ноутбук) имеет размер всего пять кубических дюймов, поэтому ее было намного проще вывести на рынок, и она будет доступна в следующем году. Следующим шагом будет установка аккумулятора в телефон, а не в блок питания.
Я спрашиваю основателя и генерального директора StoreDot доктора Дорона Майерсдорфа, не оказывает ли быстрая зарядка вредного воздействия на FlashBattery. «Нам пришлось оптимизировать количество циклов, поэтому после 500 циклов зарядки батарея разряжается до 80% и продолжает изнашиваться. Это всегда компромисс между плотностью энергии и количеством циклов, которые вы хотите достичь, и у нас та же проблема с электрическим самокатом, для которого мы планируем 1000 циклов, а для электромобиля — около 1500».
Говоря об этом, последовал новый тип аккумулятора для электромобиля, состоящий из запатентованных органических соединений на основе инновационных материалов, используемых в FlashBattery для мобильных устройств. StoreDot считает, что озабоченность запасом хода сегодня является барьером номер один для внедрения электромобилей, и хотя все говорят, что невозможно заряжать за то же время, что и для остановки на заправку, они показали, что это возможно, и они планируют это сделать. запустите его через несколько лет.
В отличие от своих конкурентов StoreDot полностью переработал аккумулятор. Так что это по-прежнему литий-ионный механизм передачи тока от анода к катоду, но элементы батареи не содержат графита, который является проблемой номер один с быстрой зарядкой и почему Galaxy Note 7 постоянно взрывается. Это связано с сопротивлением, высокой температурой и неспособностью лития быстро диффундировать в активный материал.
Активный материал, используемый в FlashBattery StoreDot, представляет собой партию металлоидов (полупроводник), в которой используются кремний, германий и олово. Эти наночастицы покрыты органическими молекулами. Хотя органические материалы полезны для окружающей среды, в аккумуляторе по-прежнему используются литий и кобальт, но StoreDot пытается уменьшить количество кобальта, поэтому они переходят с NMC 622 на NMC 811. Цифры относятся к соотношению никеля и кобальта. марганец и кобальт в материале катода. NMC 811 — это последняя коммерчески доступная версия, которая, как следует из соотношений, имеет повышенное содержание никеля и меньшее количество марганца и кобальта, чем его предшественник, NMC 622.
«Наше второе поколение аккумуляторов будет еще лучше для окружающей среды, но до этого еще пять лет. Это дизайн электрохимических реакций, который необходимо переосмыслить с акцентом на окружающую среду, и у нас есть лучшая команда в мире, которая возьмет на себя такую задачу. Во-первых, нам нужно запустить технологию сверхбыстрой зарядки, чтобы завоевать популярность на рынке и показать, что все, что мы делаем в лаборатории, является коммерчески жизнеспособным и приносит некоторый доход, и это придаст нам уверенности в развитии отрасли и достижении наших целей. амбиции по производству более экологически чистой батареи. В наших батареях третьего поколения вообще не будет кобальта», — говорит Майерсдорф.
Я спрашиваю Майерсдорфа, есть ли проблема с поиском материалов:«Мы разрабатываем оборудование для обработки материалов, чтобы они были оптимизированы для быстрой зарядки. Таким образом, есть две вещи, которые следует учитывать:во-первых, уменьшить размер каждой частицы до нанометрического, что позволяет очень быстро рассеивать ионы при зарядке, а во-вторых, органическое покрытие — это небольшие молекулы органического материала. которые мы синтезируем на месте, так же, как вы бы разрабатывали лекарство или фармацевтические препараты, и они защищают силикон. И затем у нас есть масштаб, где мы собираем все вместе, чтобы построить батарею. Таким образом, получить материалы не проблема, проблема привести их к нужным свойствам, чтобы они были электрохимически оптимизированы для быстрой зарядки. И это также часть проблемы, когда нас спрашивают, когда это будет доступно для массового производства. Частью этого является наращивание цепочки поставок, и это займет несколько лет, потому что вы можете покупать материалы, но вам все равно нужно их перерабатывать в больших объемах.
«Мы пытаемся добиться прорыва в химии элемента, потому что сегодня это ограничивающий фактор в попытках добиться быстрой зарядки. В литий-ионном аккумуляторе электролитом являются ионы лития, которые перемещаются от анода к катоду или наоборот. Когда это происходит, создается движение электронов, и это электричество, которое вы получаете от батареи. Как правило, вы готовите то, что мы называем «суспензией», что является влажной частью процесса, когда вы смешиваете все материалы вместе, а затем кладете их на фольгу, чтобы преобразовать весь ток», — говорит Майерсдорф (на фото). ниже).
Далее он добавляет:«Затем его помещают в печь для сушки, а электроды, которые закодированы с обеих сторон, обрезают примерно до размера кредитной карты. Чтобы сделать батарею, мы накладываем их друг на друга — анод на катод, анод на катод — пока не достигнем желаемого количества энергии для элемента. Ячейка герметизируется, после чего проходит процесс формирования, придающий ячейке электроактивные свойства».
Семь лет разработки, батарея состоит из 14 последовательно соединенных модулей, каждый из которых состоит из 12 ячеек и каждый рассчитан на 1 ампер-час. Общая емкость составляет 13 ампер-часов, примерно 0,75 кВтч.
Затем StoreDot работает с такими партнерами, как Armicell, для интеграции ячеек в конечный продукт. Напряжение каждой ячейки тестируется и выравнивается на месте, с низким внутренним сопротивлением, обеспечивающим быструю зарядку. StoreDot также добавила вещества, препятствующие разложению, в химический состав аккумуляторов, чтобы решить проблему, связанную с проблемами, связанными с быстрой зарядкой аккумуляторов (быстрый износ аккумуляторов).
До сих пор они никогда не пытались превратить элемент в продукт, и идея продемонстрировать свою способность быстро заряжать аккумулятор скутера за пять минут исходила от BP, поэтому мировая пресса с замиранием сердца следила за этим захватывающим событием.
Батарея начиналась с 15-процентного заряда (с запасом хода 20 км) и была помещена в зарядное устройство с вентиляторами для охлаждения во время зарядки. Затем он был подключен к экрану в режиме реального времени, показывающему напряжение, температуру, ампер-часы, процент заряда батареи и промежутки времени.
Заряд стартовал при 43 вольтах (разрядный и импульсный заряд колеблется от 40 до 50, что является их отсечкой) и температуре наружного воздуха 33 градуса (перед выключением может подняться до 45 градусов) и 130 ампер, что является идеальный зарядный ток. Когда они тестировали его ранее, температура наружного воздуха никогда не поднималась выше 32 градусов, но, несмотря на подъем до 37 градусов, через 5 минут 10 секунд он достиг 100-процентного заряда, по сравнению с обычным временем зарядки около четырех часов, что дало скутеру достаточно энергии. пройти 70 км. Это впечатляет и, безусловно, удобно при длительных поездках.
Хотя это соответствует скорости зарядки в милях в час, аналогичной текущей батарее Tesla Model S, важно то, что технология батареи является масштабируемой, что позволяет заряжать гораздо большие батареи, и к тому времени мы могли бы увидеть, что точки зарядки 350 кВт становятся широко распространенными. вдоль сети автомагистралей по всей Европе, что делает технологию StoreDot недостающей частью головоломки — это химия, которая позволяет заряжать полные пять минут, а не просто пополнять.
StoreDot вместе с BP планируют выпустить свои батареи для скутеров на рынок в 2021 году, когда они также заявляют, что смогут заряжать модели Daimler и Mercedes-AMG за пять минут. По словам Майерсдорфа, автомобильному аккумулятору потребуется в десять раз больше силовых элементов, чем аккумулятору скутера, и еще более эффективный способ охлаждения во время работы. В связи с этим стоит также отметить, что StoreDot ведет переговоры о строительстве своей предполагаемой фабрики Gigafactory в США или Европе, которая будет коммерциализировать и производить технологию FlashBattery для массового рынка.
Мы оставим последнее. слова Майерсдорфу:«Вместо того, чтобы делать то, что делают все остальные, то есть пытаться увеличить диапазон между зарядками, мы используем другой подход, который является альтернативным способом уменьшить беспокойство по поводу диапазона, которое представляет собой сверхбыстрая зарядка, так что опыт аналогичен до заправки обычного автомобиля без угара. Есть много вещей, которые должны попасть в это место, чтобы это произошло. Одним из них является инфраструктура, как сказал Джон ранее, с возможностями сети и рассмотрением того, как она может поддерживать массовое внедрение электромобилей и зарядной станции, которая должна иметь мощность не менее 350 кВт. Затем должен быть многоуровневый подход к зарядке с разнесением цен в зависимости от скорости зарядки, что также поможет оптимизировать срок службы батареи.
«Настоящая игра меняется, если получить всю мощность — от нуля до 100 процентов — за пять минут, и это то, к чему мы стремимся. BP сообщает нам, что, согласно данным, опубликованным Fastned, фактическая очень высокая зарядка происходит только в течение нескольких минут, а затем снова резко падает, чтобы защитить аккумулятор. Благодаря нашей технологии материалы обладают гораздо меньшим сопротивлением, поэтому вы можете оставаться в так называемом режиме постоянного тока, обеспечивающем полную зарядку за пять минут. Некоторые из крупных игроков демонстрируют, что они могут достичь 30-минутной полной зарядки за несколько лет, поэтому то, чего добился StoreDot, — это скачок с точки зрения возможностей отрасли».
BP ведет переговоры о создании сети зарядки в гаражах
Кенсингтон и Челси объявляют о дополнительных пунктах зарядки электромобилей на фонарных столбах
Eat n Charge:зарядка электромобилей для ресторанов
Зарядка во сне:зарядка электромобилей для отелей
Зарядка электромобиля