Toyota razvija nove revolucionarne tehnologije baterija

- Tri nove tehnologije baterija s tečnim elektolitom će obezbediti više snage, veći domet, brže punjenje i niže trokove
- Napredak u razvoju čvrstog umesto tečnog elektrolita omogućiće serijsku proizvodnju
- Tehnologija baterija sa smanjenom visinom predstavlja ključ za poboljšani domet u vožnji

Takero Kato, predsednik Toyotine fabrike BEV automobila, naglasio je da će baterijska električna vozila nove generacije prvi put izaći na tržište 2026. godine, i da će od 3,5 miliona BEV vozila koje Toyota očekuje da proda do 2030, čak 1,7 miliona vozila biti upravo novi modeli sledeće generacije. Takođe je istakao da će brojne tehnologije baterija biti ključ za privlačenje još šireg kruga kupaca i ispunjavanje njihovih potreba.

“Biće nam potrebne nove opcije za baterije, kao što sada imamo razne verzije motora. Važno je ponuditi rešenja za baterije koje su kompatibilne s različitim tipovima vozila i željama kupaca” - rekao je Takero Kato.

Toyota je predstavila četiri baterije najnovije generacije, uključujući najsavremenija unapređenja s primenom tečnih i čvrstih elektrolita, najavljujući dva naredna koraka u razvoju tehnologije baterija s čvrstim elektrolitom.

Poboljšane performanse baterija s tečnim elektrolitom
Baterije s tečnim elektrolitima, koje su trenutno najprisutnije kao rešenje za BEV, Toyota i dalje razvija kako bi dobila poboljšanu gustinu energije, konkurentne cene i brzinu punjenja.

Postoje tri glavne tehnološke oblasti u razvoju baterija s tečnim elektrolitom – „Performanse“ (Performance), „Popularizacija“ (Popularisation) i „Visoke performanse“ (High Performance).

Performance (litijum-jonska baterija)
Planirana da bude predstavljena sa sledećom generacijom BEV-a koja će biti spremna 2026. godine, litijum-jonska baterija s oznakom Performance povećaće krajnji domet vožnje BEV vozila na preko 800 km, u kombinaciji s poboljšanom aerodinamikom i smanjenom težinom vozila.

Pored toga, očekuje se da će Performance baterija omogućiti:
20% smanjenje troškova (u poređenju s trenutnim modelom bZ4X BEV)
Brzo vreme punjenja od 20 minuta ili manje (SOC*1 = 10-80%)
Primena: očekuje se 2026. godine

Popularisation (litijum-gvožđe-fosfatna baterija)
Toyota razvija i visokokvalitetne, jeftinije baterije kako bi popularisala i osnažila privlačnost BEV modela tako što će kupcima pružiti niz opcija baterija – slično izboru koji danas imaju s različitim pogonskim sklopovima.
Popularisation baterija je napravljena korišćenjem bipolarne tehnologije koju je upravo Toyota prva razvila i već potvrdila primenom u nikl-metalhidrid (NiMh) baterijama za hibridna električna vozila, uporedo s jeftinim rešenjem koje sadrži litijum, gvožđe i fosfat (LiFePO baterija) kao osnovne materijale.

Očekuje se da će Popularisation baterija omogućiti:
- 20% povećanje dometa vožnje (u poređenju s trenutnim modelom bZ4X)
- 40% smanjenje troškova (u poređenju a trenutnim bZ4X)
- Vreme brzog punjenja od 30 minuta ili manje (SOC*1= 10-80%)
- Primena: očekuje se 2026/27. godine

Ilustracija: Monopolarna i bipolarna struktura baterije*

High-Performance (litijum-jonska baterija)
Toyota takođe razvija bateriju visokih performansi koja objedinjuje bipolarnu strukturu s litijum-jonskom hemijom i visokom katodom od nikla kako bi postigla dalji napredak i dodatno povećala domet na preko 1.000 km, u kombinaciji s poboljšanom aerodinamikom i smanjenom težinom vozila.

Očekuje se da će High-Perfomance baterija omogućiti:
- dodatnih 10% smanjenja troškova u poređenju sa Performance baterijom
- brzo vreme punjenja od 20 minuta ili manje (SOC*1 = 10-80%)
- Primena: očekuje se 2027/2028. Godine

Poboljšanje “čvrstih” baterija (litijum-jonske)
S obzirom da već dugo postoje mišljenja da baterije s čvrstim elektrolitom (solid-state) mogu značajno unaprediti mogućnosti BEV vozila, Toyota je uspela da napravi tehnološki proboj u svojoj potrazi za poboljšanjem izdržljivosti “čvrstih” Li-Ion baterija.

Toyotine solid-state baterije imaju čvrsti elektrolit, omogućavajući brže kretanje jona i veću toleranciju na visoke napone i temperature. Ovi kvaliteti čine čvrste baterije pogodnim za brzo punjenje i pražnjenje, uz isporuku više energije u manjem obliku.

Kompromis kod ovog tipa baterije do sada je bilo očekivano kraće vreme trajanja. Međutim, nedavna tehnološka dostignuća Toyote su našla rešenje i za ovaj izazov, pa je kompanija odlučila da pokrene serijsku proizvodnju čvrstih baterija. Cilj je da one bude spremne za komercijalnu upotrebu do 2027/2028. godine.

Iako je je prvobitno bilo predviđeno da čvrste baterije budu primenjene kod hibridnih električnih automobila (HEV), Toyotin cilj je sada prvenstveno usmeren na ugradnju tih baterija u BEV vozila sledeće generacije.

Očekuje se da će Toyotina prva čvrsta baterija omogućiti:
povećanje dometa vožnje za 20% u odnosu na Performance bateriju (približno 1.200 km)
brzo vreme punjenja, od 10 minuta ili manje (SOC*1 = 10-80%)

Dalje aktivnosti na razvoju čvrstog stanja elektrolita
Toyota već razvija čvrstu litijum-jonsku bateriju sa boljim specifikacijama, sa ciljem poboljšanja od 50 odsto u pogledu dometa vožnje u poređenju sa Performance baterijom.

Optimizacija visine baterije radi postizanja većeg dometa
Aerodinamika igra ključnu ulogu u poboljšanju dometa svih vozila. Naravno, radi postizanja što većeg dometa vožnje BEV modela, sve više pažnje poklanja se smanjenju ili optimizaciji Cd vrednosti (koeficijenta otpora).

Toyotin razvoj ide i korak dalje fokusirajući se na CdA vrednost (Cd pomnožen sa A, što predstavlja površinu prednjeg dela vozila) koja, zbog efekta množenja faktora prednje površine, ima mnogo veći uticaj na domet vozila.

Istovremeno, ključni pristup u Toyotinom razmišljanju jeste visina baterije, koja se obično nalazi ispod poda vozila. Zbog dimenzija baterija može doći do ukupnog povećanja visine vozila, što onda ima neproporcionalan i povećan efekat na CdA koeficijent, a shodno tome i na performanse koje se odnose na domet vozila.

Ako se visina baterije smanji, jasno je i da ukupna visina vozila može biti manja, da se ujedno CdA može poboljšati, a ukupni domet vozila povećati.

Zato Toyota razvija tehnologiju sve tanjih i “ravnijih” baterija. Danas je baterija u modelu bZ4X, uključujući kućište, visoka oko 150 mm. Toyota planira da uskoro smanji visinu baterije na 120 mm, pa čak i na 100 mm za potrebe sportskih automobila visokih performansi, gde je takođe poželjan nizak položaj sedenja.

Ova poboljšanja visine baterije mogu imati pozitivan uticaj na domet, vozne mogućnosti i način ugradnje, u zavisnosti od toga kako su baterije raspoređene u vozilu.