הונדה מתכננת לייצר סוללות מוצק עבור כלי רכב חשמליים (EVs) שיכולים לספק עד 620 מייל (1,000 ק"מ) בטעינה אחת - יותר מכפולמגוון המכוניות החשמליות הזמינות כיום בשוק ההמוני, הודיעה החברה בחודש שעבר.
אם המטרה הזו תושג, זה יהיה צעד גדול בהתגברות על "חרדת טווח" - מחסום עיקרי לאימוץ נרחב של EV.
בנובמבר חשפה הונדה קו ייצור להדגמה לסוללות המוצק העתידיות שלה, שיצרנית הרכב היפנית מתכננת לשלב ברכבי החשמל שלה במחצית השנייה של העשור, בקנה מידה של שוק המוני.
"סוללת המצב המוצק היא טכנולוגיה חדשנית שתשנה את המשחק בעידן ה-EV", אמר קייג'י אוטסו, נשיא ומנהל נציג של הונדה R&D.הַצהָרָה. "בהחלפת מנועים שתמכו בהתקדמות המכוניות עד היום, סוללות יהיו גורם המפתח לחשמול."
קָשׁוּר:
סוללות מצב מוצק אלו צפויות להיות קטנות ב-50%, קלות יותר ב-35% ו-25% יותר זולות לבנייה מאשר סוללות הליתיום-יון הנוזליות שנמצאות ברכבי EV הנוכחיים. עם זאת, החסימה העיקרית לטכנולוגיה היא שתאי המצב המוצק שפיתחה הונדה עד היום קטנים מכדי לשמש בכל דגמי הרכב הנוכחיים. המטרה של המתקן החדש היא לפתור את הבעיה החל משנת 2025.
דרך מוצקה לפנינו
סוללות במצב מוצק מסתמכות על אלקטרוליט מוצק - חומר המאפשר זרימת יונים, אך לא אלקטרונים, דרכו. אלקטרוליטים מאפשרים ליונים טעונים חיובית לנוע בין שני קצוות של תא סוללה, המסומנים על ידי אלקטרודות חיוביות ושליליות - קתודות ואנודות בהתאמה. בזמן שהם עושים זאת, אלקטרונים בעלי מטען שלילי נמשכים מהאנודה לקתודה דרך מעגל חיצוני כדי ליצור מטען. סוללות מצב מוצק מחליפות את האלקטרוליט הנוזלי - בדרך כלל תרכובת ליתיום בג'ל או נוזל פולימרי - המצוי בסוללות ליתיום-יון עם חומר מוצק, כגון קרמיקה כמו ליתיום אורתוזיליקט או זכוכית.
קָשׁוּר:
סוללות במצב מוצק צפופות יותר באנרגיה מאשר סוללות בגודל שווה שמשתמשות באלקטרוליט נוזלי. זה בגללסוללות ליתיום-יון נוזליות זקוקות לאנודות גרפיטלאחסן ולשלוט בזרימת היונים בתוך האלקטרוליט של הסוללה.סוללות מוצק יכולות במקום זאת להשתמש באנודת מתכת ליתיום טהורה, שהוא צפוף יותר באנרגיה ולכן יכול לאחסן יותר יונים באותה כמות או אפילו שטח קטן יותר מאנודת גרפיט.
יתר על כן, לרכיבי מצב מוצק אין צורך בבקרת טמפרטורה קפדנית, כמו שמערכות סוללות ליתיום-יון סטנדרטיות עושות. סוללות במצב מוצק הן גם בטוחות יותר, מכיוון שהן יכולות להעלים ממסים, כמו אתילן קרבונט, המשמשים בדרך כלל לאלקטרוליטים נוזליים, שעלולים להתלקח אם תא הסוללה ניזוק.
למרות שסוללות מוצק אינן חדשות, הן עדיין לא יוצרו בגודל ובקנה מידה הדרושים לכלי רכב חשמליים. לא רק שהן יקרות יותר לייצור מאשר סוללות ליתיום-יון, אלא שהאתגרים הטכניים עדיין מונעים מהן להיות אמינות מספיק עבור רכבי EV.
הבעיה הגדולה ביותר היאשבירות המפריד הקרמי, המשמש כדי למנוע מהאנודה והקתודה לגעת, שעלולות להתחיל להיסדק עם הזמן עקב ההתרחבות וההתכווצות הנגרמת מתגובות כימיות. אם זה קורה למפריד, שהוא גם האלקטרוליט המוצק, זה יכול לעורר קצר חשמלי בין האלקטרודות ולגרום לתקלה בסוללה.
בעיה נוספת היא שהאלקטרוליטים בפניםסוללות מצב מוצק עשויות מפולימרים, שאינם מאפשרים זרימת יונים בין אלקטרודות בקלות כפי שהם עושים באלקטרוליט נוזלי, ובכך מגבילים את ביצועי הסוללה. ועם הזמן, האלקטרודות של סוללות מוצק מבוססות ליתיום יכולות להיות מצופה במשקעי ליתיום דוקרניים הידועים בשם, אשר יכול לנקב את האלקטרוליט המוצק ולגרום לקצר בסוללות; אם כי בעיה זו אינה נפוצה כפי שהיא עם סוללות ליתיום נוזליות.
הונדה עדיין לא התגברה על כל האתגרים הללו, אבל היא מתכננת לעשות זאת במתקן החדש שלה. אחד המרכיבים המרכזיים בתוכנית הוא שימוש בטכניקת לחיצת גליל שיכולה להגביר את צפיפות שכבות האלקטרוליטים ולשפר את המגעים בין האלקטרוליט לאנודות והקתודות.
הונדה שואפת שהסוללות ארוכות הטווח שלה במכוניותיה יגיעו לשנת 2030. עד 2040, הונדה שמה לה למטרה שלמכוניות החשמליות שלה יהיו סוללות מוצק עם טווחים של עד 776 מיילים (1,249 ק"מ).
אם הונדה תוכל להשיג מטרות נעלות כל כך, זה יפיג את הדאגות לגבי טווח EV ואריכות ימים, מה שעלול להאיץ את סיום המכוניות המונעות בגז.
