● نقاط دردناک تبدیل انرژی جدید در خودروهای تجاری و پیشرفت تکنولوژیکی باتریهای حالت جامد-
به عنوان حامل اصلی حمل و نقل لجستیک، خدمات و حمل و نقل خط اصلی، فرآیند انرژی جدید وسایل نقلیه تجاری به طور مستقیم بر تحقق هدف "دبل کربن" تأثیر می گذارد. با این حال، محدودیتهای فنی باتریهای لیتیوم مایع سنتی برای مدت طولانی عمق و وسعت تبدیل انرژی جدید در خودروهای تجاری را محدود میکرد.
1. نقاط اصلی درد تحول انرژی جدید در وسایل نقلیه تجاری
در مقایسه با خودروهای سواری، وسایل نقلیه تجاری تفاوت های اساسی در سناریوهای استفاده دارند، الزامات آنها برای باتری های قدرت بیشتر بر "عملی بودن" و "اقتصادی" متمرکز است. برای وسایل نقلیه تجاری با مسافتهای متوسط و کوتاه مانند توزیع شهری و سان، حساسیت به هزینه و راحتی سوختگیری نیازهای اصلی است. در حالی که برای-کامیونهای سنگین مسافتهای طولانی، وسایل نقلیه تدارکات زنجیره سرد و سایر بخشهای فرعی، برد، قابلیت اطمینان چرخه عمر بازده شارژ به آستانههای غیرقابل عبور تبدیل میشوند.
در حال حاضر، وسایل نقلیه تجاری که توسط باتریهای لیتیوم{0} یون مایع هدایت میشوند، معمولاً با سه معضل بزرگ مواجه هستند:
اول، اضطراب برد، تنها تقاضای کامیونهای سنگین مسافت طولانی بیشتر از 300 کیلومتر است، در حالی که چگالی انرژی باتری مایع موجود عمدتاً بین 150 تا 200 وات ساعت است که در نتیجه نیاز به وسایل نقلیه برای حمل تعداد زیادی باتری است که نه تنها هزینه خرید را افزایش میدهد، بلکه کارایی بار را نیز کاهش میدهد.
دوم، سوختگیری ناکارآمد، اغلب چندین ساعت طول میکشد تا یک وسیله نقلیه تجاری به طور کامل در یک شمع شارژ سنتی شارژ شود.
سوم، خطرات ایمنی، وسایل نقلیه تجاری در معرض بار بالا- طولانی مدت، شارژ و تخلیه فرکانس بالا هستند و خطر فرار حرارتی مایع همیشه وجود دارد، به خصوص در محیط های شدید مانند دمای بالا و سرما، بروز حوادث ایمنی همچنان بالاست.
علاوه بر این، هزینه کل بالای مالکیت (TC) ناشی از تخریب باتری نیز باعث میشود بسیاری از شرکتهای لجستیک در خرید خودروهای تجاری انرژی جدید تردید کنند.
2. مزایای فناوری باتری حالت جامد دقیقاً با نیازهای وسایل نقلیه تجاری مطابقت دارد
باتریهای{0}حالت جامد جایگزین الکترولیتهای مایع سنتی با مواد جامد میشوند و به یک جهش کیفی در عملکرد هسته دست مییابند و ویژگیهای فنی آنها با نیازهای استفاده خودروهای تجاری سازگاری بالایی دارد.
پیشرفت چشمگیر در چگالی انرژی هسته باتریهای-حالت جامد است. ماژول باتری Rhino S تمام-حالت جامد-که توسط Chery به نمایش گذاشته شده است دارای چگالی انرژی تا 600 Wh/kg است، حد تئوری باتریهای لیتیومی و بسیار فراتر از سطح فعلی باتریهای مایع است.
برای وسایل نقلیه تجاری، چگالی انرژی بالا به این معنی است که می توان برد طولانی تری را با همان باتری به دست آورد، یا اینکه می توان بار باتری را تحت همان محدوده مورد نیاز کاهش داد. با در نظر گرفتن-کامیونهای سنگین مسافت طولانی، با استفاده از باتریهای حالت جامد 500 وات ساعت بر کیلوگرم، این وسیله نقلیه میتواند بیش از 1000 کیلووات ساعت برق حمل کند، با بردی که به راحتی میتواند از 1500 کیلومتر فراتر رود، و به طور کامل اضطراب حمل و نقل طولانی{{6} را برطرف میکند.
بهینهسازی راندمان سوختگیری انرژی به طور مستقیم به نقاط درد در عملیات خودروهای تجاری میپردازد.
باتری کاملاً-جامد- چری که به شاخص عملکرد «6 دقیقه شارژ، 1000 کیلومتر برد» دست مییابد، به این معنی است که سوختگیری انرژی برای خودروهای تجاری به راحتی برای خودروهای سوخترسان- میرسد. برای-کامیونهای سنگین مسافت طولانی که 300-500 کیلومتر در روز سفر میکنند، سوختگیری با زمان کوتاه{10}}میتواند عملکرد کل روز را برآورده کند و به طور مؤثر زمان خاموش شدن را کاهش دهد و کارایی عملیاتی را بهبود بخشد. طرحبندی ثبت اختراع BYD در زمینه باتریهای-حالت جامد شامل تعدادی دستاورد در فناوری شارژ سریع است. اگر بتوان به هدف «برابری قیمت جامد-مایع» دست یافت، مزایای اقتصادی ناشی از بهبود راندمان سوختگیری را بیشتر خواهد کرد.
جوهر بهبود عملکرد ایمنی حفاظت از عملیات خودروهای تجاری را فراهم می کند.
باتریهای{0}حالت جامد با الکترولیتهای جامد خطر نشت ندارند و پایداری حرارتی قابلتوجهی نسبت به الکترولیتهای مایع دارند، که اساساً مشکل فرار حرارتی را حل میکند. خودروهای تجاری برای مدتی در یک محیط عملیاتی سخت با بار زیاد، ارتعاش قوی و دماهای شدید قرار دارند. ایمنی ذاتی باتریهای حالت جامد میتواند بهطور قابلتوجهی وقوع حوادث ایمنی را کاهش دهد، بهویژه برای عملیاتهای با شدت بالا در سناریوهای بسته مانند پورتها و مناطق معدن. مزیت باتریهای حالت جامد-در طول عمر چرخه میتواند به طور موثر نرخ پوسیدگی باتری را کاهش دهد و در نتیجه هزینه خودروهای تجاری را در طول چرخه عمر آنها بهینه کند.
● چالشهای باتریهای-حالت جامد در صنعت خودروهای تجاری
با وجود فرصتهای قابل توجهی که به ارمغان میآورد، صنعت خودرو همچنان با چالشهای متعددی در پیادهسازی باتریهای-حالت جامد مواجه است.
تنگنای هزینه همچنان مهم ترین مانع است.
در حال حاضر، هزینه همه باتریهای--حالت حدود 8 برابر بیشتر از باتریهای مایع-است. از آنجایی که ظرفیت انرژی یک بسته برای خودروهای تجاری به طور کلی بیش از 300 هزار است، در صورتی که همه آنها به باتری های حالت جامد مجهز شوند، هزینه خرید خودرو به طور قابل توجهی افزایش می یابد و از محدوده پذیرش بازار فراتر می رود. علاوه بر این، فرآیند تولید باتریهای حالت جامد پیچیدهتر است و به استانداردهای بالاتری برای تجهیزات و مواد نیاز دارد که هزینه ساخت را بیشتر میکند.
در زمینه فنی، هنوز مشکلاتی وجود دارد که باید به فوریت برطرف شود.
اولاً، مشکل پایداری رابط وجود دارد. تماس ضعیف بین الکترولیتهای جامد و مواد کاتد/آند میتواند به راحتی منجر به ظرفیت و عمر باتری کوتاهتر شود، که نمیتواند تقاضا برای کارکرد طولانیمدت بار- وسایل نقلیه تجاری را برآورده کند. ثانیا، هدایت یونی ناکافی است. یونی الکترولیت های جامد اکسید و سولفید جریان اصلی هنوز کمتر از الکترولیت های مایع است که سرعت شارژ و توان خروجی را محدود می کند. سوم، مشکل انبساط و انقباض حجم وجود دارد. تغییر حجم مواد الکترود در طول فرآیند شارژ و دشارژ ممکن است باعث ترک خوردن بسته بندی باتری شود. در محیط عملیاتی که وسایل نقلیه تجاری به طور مداوم در حال حرکت هستند، این مشکل برجسته تر خواهد بود.
فقدان هم افزایی اکولوژیکی نیز مانع از روند اجرا می شود.
در حال حاضر، فقدان سیستم استاندارد یکپارچه در زمینه باتریهای جامد-برای خودروهای تجاری وجود دارد. اندازه بستههای باتری و پروتکل ارتباطی BMS کاملاً متفاوت است و در نتیجه محصولات شرکتهای مختلف ناسازگار بوده و ارتقاء آن دشوار است. در عین حال، سیستم بازیافت برای باتریهای حالت جامد هنوز ایجاد نشده است و درمان و استفاده مجدد از باتریهای ضایعاتی به مشکلات بالقوه تبدیل شده است.
علاوه بر این، ارتقاء امکانات{0}}تامین انرژی از توسعه فناوری باتری عقب مانده است. هزینه ساخت ایستگاههای شارژ سریع-بالا و کوچک است که به سختی میتواند نیازهای برنامههای-در مقیاس بزرگ را برآورده کند.
برای صنعت خودروهای تجاری، باتریهای حالت جامد-نه تنها یک انقلاب فنی بلکه یک فرصت تاریخی برای بازسازی صنعتی هستند. مزایای تکنولوژیکی آن، مانند چگالی انرژی بالا، راندمان شارژ سریع و ایمنی بالا، دقیقاً به مشکلات اصلی تحول انرژی جدید در وسایل نقلیه تجاری میپردازد و صنعت را از «سیاستداری-به سمت «بازار{3}}محور میسازد».
علیرغم مواجهه با چالشهای متعددی مانند هزینه، فناوری و محیط زیست در حال حاضر، اجرای-در مقیاس بزرگ باتریهای حالت جامد-در زمینه خودروهای تجاری در حال حاضر یک روند با تکرار مداوم فناوری، بلوغ مداوم زنجیره صنعتی و حمایت قوی از سیاستها است. انتظار میرود که تا سال 230، باتریهای حالت جامد بر بازار انرژی جدید برای وسایل نقلیه تجاری تسلط داشته باشند و جایگزینی برای برقرسانی تمام سناریوها مانند حملونقل خط اصلی و خدمات شهری، و پشتیبانی اصلی برای تحقق هدف "دبل کربن" شوند.
