Toyota håper på fluorbaserte batterier – med en rekkevidde på 100 mil

[6RCURCGB]

58 minutes ago, sverreb said:

Erfaringsmessig ser vi ca 6-8% forbedring i celleparametre i året i snitt, dette inkluderer da kjemibytter. Dette tilsvarer ca en dobling i ytelse pr. tiår. 

Jeg har lest at man kun ser for seg en dobling av energitettheten med li-ion fra dagens nivå (batterier i salg). Hvis det stemmer er vi faktisk avhengig av gjennombrudd på faststoffbatterier for at ikke utviklingen skal "stoppe opp".

Etter det jeg har lest ser man for seg at SSB først og fremst vil være bedre enn dagens NMC på følgende, ref, John B. Goodenough & co.

- større energitetthet

- sikrere, ingen brannfarlig elektrolytt

- bedre ytelse i kulde

Når det gjelder degradering og antall sykluser bør de være bedre enn dagens li-ion mener jeg

[Espen Hugaas Andersen]

8 minutes ago, 6RCURCGB said:

Når det gjelder degradering og antall sykluser bør de være bedre enn dagens li-ion mener jeg

De bør være gode nok. Det er omkring 500+ sykluser. Mens man får li-ion batterier som varer 10.000 sykluser. Det er ikke nødvendig å komme i nærheten av det for å kunne ta en god bit av markedet.

De trenger først å komme i nærheten av det om de skal forsøke ta over markedet for stasjonær energilagring.

[Simen1]

Hvis produksjonskapasiteten av batterier blir en begrensende faktor i framtida, eller veldig prisdrivende, så kan det motvirkes på en rekke måter:

Øke tilgangen:

- Bygge flere gruver

- Grave raskere

- Øke foredlingskapasiteten

- Øke levetiden på bilene

- Øke gjenvinningen

Redusere batteribehovet per bil:

- Gjøre bilene mer energieffektive

- Flere ladestasjoner med høy effekt, så man øker sannsynligheten for å finne en lader akkurat der den trengs.

- Mer nøyaktige rekkeviddeanslag i bilen slik at man trenger mindre sikkerhetsmargin ("bortkastede" kWh).

- Kjøle batteriene bedre under lading slik at de tåler høyere spesifikk ladeeffekt, og på den måten gjøre stor kapasitet mindre viktig

- Incentiver til å velge elbiler med lite batteri framfor store, eller avgift/gebyr for stort batteri (målt i kg kobolt/nikkel eller hvor flaskehalsen er)

- Mindre "straff" for å velge bil med rekkeviddeforlenger, men her må man sikre at ikke rekkeviddeforlengeren misbrukes (brukes mer enn nødvendig)

- Gjøre at elbilbatteriet kan brukes som husbatteri, slik at man ikke trenger begge deler.

- Bruke en større andel av verdens batteriproduksjon i elbiler og tilsvarende mindre andel i andre typer batteridrevne enheter.

- Gjøre det vanligere å forvarme/forkjøle bilene ved hjemmelading

- Tillate nødlading fra bil til bil (V2V) slik at de som strander blir mer selvhjulpne (redusert behov for sikkerhetsmargin/bunnbuffer)

 

 

[6RCURCGB]

15 minutes ago, Espen Hugaas Andersen said:

Det har vel aldri vært noe å hente der. Metallrørene fylles 100%.

Omtrent, det er et "hulrom" på ca. 1mm i midten...

Edit: lagene i rullen kan gjøres tynnere så man får inn mere areal.

Endret 25. august 2020 av 6RCURCGB

[Sturle S]

Det skjer mykje på batterifronten om dagen!

 

Interessant at dei brukar fluor. Kjemisk er dette litt i slekt med Li-S, der dei utnyttar at S har mange frie elektron. Eitt mindre enn fluor. Eg har mykje meir tru på Li-S på kort sikt, sidan dei fungerer fint i romtemperatur, toler eit par hundre ladesyklusar (her er framleis stort forbetringspotensiale), er billige å produsere og ikkje degradererer fortare ved lading til 100% og full utlading.

 

Toyota har lenge snakka om faststoffbatteri. No er fleire produsentar ute med det, men dei har vist seg å ikkje vere den store revolusjonen dei var tenkt å vere. Tradisjonelle litium-ionebatteri har utvikla seg slik at dei er ca like gode.

 

Tesla utviklar sokalla anodefrie litiumbatteri med metallisk litium og flytande elektrolytt som òg fungerer som anode. Her står det att ein del arbeid, for førebels klarerer dei ikkje meir enn 90 syklusar før dei er nede på 80% av kapasiteten, men kapasiteten pr kg er god. Dei kvittar seg med ein heil del inaktivt fyllstoff og kan ha ei mager blanding med berre akkurat nok litium i batteria.

 

Vi får sjå kva som kjem fyrst til bilar og fly, men eg trur fluorbatteriet til Toyota ligg lengst bak i utviklinga..

Endret 25. august 2020 av Sturle S

[Espen Hugaas Andersen]

15 minutes ago, 6RCURCGB said:

Har du noen kilde på at cellene er pakket så idiotisk med kjølerør imellom? Ang, ditt forslag er det muligens upraktisk å ha tilkoblinger både over og under. Hvis cellene var liggende istedenfor stående, ville det hjulpet noe?

Det er ikke noe idiotisk med kjølerør mellom cellene. Det tillater kjøling av en god andel av overflaten til cellen. Det er ikke noen spesiell mangel på tilgjengelig volum for batteripakken, så en løsning der man øker kompleksitet i produksjon for å forbedre volumetrisk energitetthet er ikke ønskelig. Økt kompleksitet øker kostnad.

[6RCURCGB]

23 minutes ago, Sturle S said:

Vi får sjå kva som kjem fyrst til bilar og fly, men eg trur fluorbatteriet til Toyota ligg lengst bak i utviklinga..

Hva baserer du troen din på?

[Sturle S]

8 minutes ago, 6RCURCGB said:

Hva baserer du troen din på?

Det prøvde eg å forklare i resten av innlegget..  For det fyrste er batteriet komme veldig kort i utviklinga og toler ikkje mange ladesyklusar.  For det andre er det veldig dyrt å produsere, fordi det inneheld dyre råstoff.  For det tredje treng det høg temperatur for å fungere.  Slik det framstår no er det eit dyrt og komplekst batteri med høg sjølvutlading (pga kontinuerleg oppvarming) og kort levetid, og då står det att mykje utvikling på fleire område.

 

Hugsar du silisium-anoden?  Silisium i staden for grafitt skulle gjere litium-ionebatteri mykje lettare.  Dei hadde berre eitt problem, og det var at anoden brakk sund etter få syklusar pga stor ekspansjon under lading.  Mange trudde dei skulle løyse problemet, men dette må vere ti år sidan utan at nokon kom i mål.  No blandar enkelte produsentar litt silisium inn i grafitten, men det er alt.

 

Eit elbilbatteri må tole mange ladesyklusar og det skal halde i lang tid uavhengig av lading.  Det er som regel kneika for dei fleste batteritypar.  Mange kjem aldri i mål.  Av og til viser ny teknologi seg å vere dårlegare på det punktet enn den eldre.  Til dømes degraderer 90 kWh-batteria til Tesla fortare enn dei eldre 85 kWh-batteria.  Dei har fokusert på levetida dei siste åra, slik at 100 kWh-batteria er litt betre att.

 

Pris og levetid heng saman.  Eg trur at Li-S kjem til å slå an trass i kortare levetid, fordi dei er mykje billigare å produsere.  Dersom dei får opp levetida frå dagens 200 syklusar til 500, og held produksjonsprisen på det halve at Li-ion, trur eg folk kan akseptere å byte batteri av og til.  Spesielt for fly der vekt er viktig.  Kapasiteten er ca 500 Wh/kg, nesten det dobbelte av Li-ion.

[Sturle S]

Just now, 6RCURCGB said:

Jeg bare lurte på om du hadde faktisk innsikt i hva som foregår i diverse forskningsmiljøer samt mulighet til å rangere de forskjellige potensielle kjemiene på ytelse. Åpenbart ikke...

Kva byggjer du det på?  Eg fylgjer godt med på forskninga.

 

Å rangere potensielle kjemiar er ganske umogeleg med tilgjengelege data.  Ein kan rangere dei i teorien og kva som er oppnådd på laboratorium i celler med levetid på fire syklusar.  Kva som er praktisk oppnåeleg i eit ferdig fungerande batteri er noko heilt anna.  Der har vi berre gode data for faktiske kommersielle produkt.  (Li-S med 500 Wh/kg er eit kommersielt produkt.  Det vert m.a. brukt i soldrivne dronar som skal vere oppe i fleire månadar i strekk og dei skal brukast i det elektriske flyet eFlyer 4.)  Vegen frå teori til praksis er lang.

[Simen1]

Espen Hugaas Andersen skrev (1 time siden):

Ser ikke helt poenget. Om de ønsker 10% større batteri uten å endre cellene bruker de bare 10% mer volum.

Siden cellene er plassert stående så betyr det at de enten må ta i bruk en ny "etasje" med celler som tar enormt mye plass og krever ombygging av hele understellet, undersiden av bilen etc. Eller så må de utvide "grunnflaten" med 10%. Jeg kan ikke se at det er plass til det heller. Men fortetting av stacken ved å endre kjøleløsninga som jeg beskrev, det er det plass til.

~10% høyere batterikapasitet, ~10% høyere ladeeffekt og ~10% høyere effektuttak og regenerering er jeg helt sikker på at de kunne tatt seg mye bedre betalt for enn kostnaden av de ~10% ekstra cellene og redesignet av kjølingen. Selv om det "bare" ville ført til ~8% lengre rekkevidde (pga ~10% økt batterivekt).

[Simen1]

6RCURCGB skrev (1 time siden):

Har du noen kilde på at cellene er pakket så idiotisk med kjølerør imellom? Ang, ditt forslag er det muligens upraktisk å ha tilkoblinger både over og under. Hvis cellene var liggende istedenfor stående, ville det hjulpet noe?

Det er massevis av videoer og bilder på nett av konstruksjonen.

Jeg ser ikke noe upraktisk ved det. Det er i teorien mulig å ha både elektriske koblinger og kjøle-koblinger på samme side av stacken, men det kan bli en vanskelig spaghetti/labyrint å få til. Derfor tok jeg en worst case tilnærming og antok at elektrisk og kjøling potensielt må være på hver sin side av stacken.

Ja, liggende celler vil gjøre batteripakkens tykkelse mye mer valgfri i designprosessen. Det vil også forenkle designet av kjølerørene (lengre rette rørlengder, færre bøyer og svinger), men det vil gå bort litt mer volum i kantene av den heksagonale cellestablingen.

[Sturle S]

 

Just now, Simen1 said:

Ja, liggende celler vil gjøre batteripakkens tykkelse mye mer valgfri i designprosessen. Det vil også forenkle designet av kjølerørene (lengre rette rørlengder, færre bøyer og svinger), men det vil gå bort litt mer volum i kantene av den heksagonale cellestablingen.

Eller dei kan berre gå for litt høgare celler, som med Model 3.

 

Ei utfordring er å få til uniform kjøling.  Dersom temperaturgradienten internt i cella vert stor, vil ulike delar av cella eldast i ulikt tempo, og det er ikkje bra.  (Og ein grunn til at Tesla brukar relativt små celler.)  Det er like problematisk dersom enkelte celler får dårlegare kjøling enn andre.  Tesla har jobba mykje med den kjøleløysinga dei har i dag.

[Kahuna]

sverreb skrev (1 time siden):

Jeg forventer veldig lite av Tesla. Jeg regner med at de blir leapfrogget av andre leverandører som f.eks Toyota og VAG når elbilmarkedet blir modnere og marginene blir mer sammenlignbare med konvensjonelle biler..

Når tror du dette skjer? Tesla vokser som bare fy nå og har gjort det en stund. De andre, som Toyota, VW osv kommer til å bruke mye tid og penger bare på å ta igjen der Tesla er nå og i løpet av den tiden har Tesla vokst enda mer. 

Toyota  kan knapt sies å være i gang. VW og Renault ser ut til å bomme på prispunktene og enn så lenge er de avhengig av støtteordninger for å øke salget. Zoe er som nevnt 50% dyrere enn Clio. TM3 på sin side har oppnådd prisparitet med for eksempel Audi A4 i Teslas hjemmemarked. Det kan bli seigt for de andre å øke salget om de hele tiden skal fortsette å være avhengig av støtte.

[Simen1]

Sturle S skrev (53 minutter siden):

Eller dei kan berre gå for litt høgare celler, som med Model 3.

Ei utfordring er å få til uniform kjøling.  Dersom temperaturgradienten internt i cella vert stor, vil ulike delar av cella eldast i ulikt tempo, og det er ikkje bra.  (Og ein grunn til at Tesla brukar relativt små celler.)  Det er like problematisk dersom enkelte celler får dårlegare kjøling enn andre.  Tesla har jobba mykje med den kjøleløysinga dei har i dag.

Ja, høyere celler er en mulighet, men også her kan de benytte "trikset" mitt for å øke volumetrisk tetthet.

I dag ligger kjølebåndene mellom annenhver cellerekke. Dvs at "halve" cellen blir kjølt, mens den andre "halvdelen" ikke kjøles. Jeg bruker anførselstegn siden den kjølte sektoren er annenhver gang en sektor på 60 og 120 grader av cellenes omkrets. Altså variabel kjøling fra celle til celle samt kun ensidig kjøling.

Mitt forslag gir hver celle kjøling fra 6 sider.

Endret 25. august 2020 av Simen1
Tankeblunder

[Espen Hugaas Andersen]

Simen1 skrev (På 25.8.2020 den 14.46):

I dag ligger kjølebåndene mellom annenhver cellerekke. Dvs at "halve" cellen blir kjølt, mens den andre "halvdelen" ikke kjøles. Jeg bruker anførselstegn siden den kjølte sektoren er annenhver gang en sektor på 60 og 120 grader av cellenes omkrets. Altså variabel kjøling fra celle til celle samt kun ensidig kjøling.

Skjønner ikke hvordan du har kommet frem til dette. Hver celle mottar lik kjøling, sett bort i fra en liten differanse fra den ene siden av modulen til den andre siden.

Endret 5. desember 2020 av GiaMahan
Moderator Gia fjernet mellomrom i tekst

[oophus]

 

Simen1 skrev (14 minutter siden):

I dag ligger kjølebåndene mellom annenhver cellerekke. Dvs at "halve" cellen blir kjølt, mens den andre "halvdelen" ikke kjøles. Jeg bruker anførselstegn siden den kjølte sektoren er annenhver gang en sektor på 60 og 120 grader av cellenes omkrets. Altså variabel kjøling fra celle til celle samt kun ensidig kjøling.

Mitt forslag gir hver celle like mye kjøling, alle fra 6 sider.

Hvorfor ikke gjøre som de gjør på de største serverne? Dielektrisk kjøleveske mellom hele greia. 

[Gjest Slettet+9817234]

Det er jo noen som har solid utvikling (dad jokes ftw) på batteriene

 

https://insideevs.com/news/438664/solid-power-all-solid-state-batteries-2021/

 

Lurer på hvem den store aktøren de jobber sammen med er. Den er i alle fall ikke fra USA.

[Simen1]

Espen Hugaas Andersen skrev (På 25.8.2020 den 14.53):

Skjønner ikke hvordan du har kommet frem til dette. Hver celle mottar lik kjøling, sett bort i fra en liten differanse fra den ene siden av modulen til den andre siden.

Ups, min tankefeil.. Du har helt rett. Cellene har lik kjøling men kjøles bare fra den ene siden.

Endret 5. desember 2020 av GiaMahan
Moderator Gia fjernet mellomrom i tekst

[oophus]

Hehe, apropos fantastiske nyheter og "holy grail". 

Hva sies om "nuclear waste" diamant  batterier? ?
https://techcrunch.com/2020/08/25/self-charging-thousand-year-battery-startup-ndb-aces-key-tests-and-lands-first-beta-customers/?tpcc=ECTW2020&guccounter=1

[6RCURCGB]

On 8/26/2020 at 9:36 AM, oophus3do said:

Hehe, apropos fantastiske nyheter og "holy grail". 

Hva sies om "nuclear waste" diamant  batterier? ?
https://techcrunch.com/2020/08/25/self-charging-thousand-year-battery-startup-ndb-aces-key-tests-and-lands-first-beta-customers/?tpcc=ECTW2020&guccounter=1