Vào thứ Tư sắp tới, ngày 24 tháng 11, bàn tròn mới nhất của Lái xe vào Tương lai sẽ thảo luận về tương lai của ngành sản xuất pin của Canada sẽ như thế nào.Cho dù bạn là người lạc quan - bạn thực sự tin rằng tất cả ô tô sẽ chạy bằng điện vào năm 2035 - hay bạn nghĩ rằng chúng ta sẽ không đạt được mục tiêu đầy tham vọng đó, ô tô chạy bằng pin là một phần quan trọng trong tương lai của chúng ta.Nếu Canada muốn trở thành một phần của cuộc cách mạng điện này, chúng ta cần tìm cách trở thành nhà sản xuất hệ thống điện ô tô hàng đầu trong tương lai.Để biết tương lai sẽ như thế nào, hãy xem hội nghị bàn tròn về sản xuất pin mới nhất dành cho chúng tôi tại Canada vào Thứ Tư tuần này lúc 11:00 sáng theo Giờ Miền Đông.
Hãy quên pin thể rắn đi.Điều tương tự cũng xảy ra với tất cả sự cường điệu về cực dương silicon.Ngay cả loại pin nhôm-không khí được ca ngợi là không thể sạc tại nhà cũng không thể làm rung chuyển thế giới xe điện.
Pin cấu trúc là gì?Vâng, đây là một câu hỏi hay.May mắn thay cho tôi, người không muốn giả vờ rằng mình có thể không có chuyên môn về kỹ thuật, câu trả lời rất đơn giản.Những chiếc xe điện hiện nay được cung cấp năng lượng từ ắc quy được lắp trong xe.Ồ, chúng tôi đã tìm ra một cách mới để che giấu chất lượng của chúng, đó là tích hợp tất cả các pin lithium-ion này vào sàn của khung xe, tạo ra một nền tảng “ván trượt” hiện đồng nghĩa với thiết kế EV.Nhưng họ vẫn tách biệt với chiếc xe.Một tiện ích bổ sung, nếu bạn muốn.
Cấu trúc pin phá vỡ mô hình này bằng cách làm cho toàn bộ khung được làm bằng pin.Trong một tương lai có vẻ đẹp như mơ, không chỉ sàn chịu lực sẽ-chứ không phải chứa-pin, mà một số bộ phận của thân-trụ A, mái nhà, và thậm chí, như một tổ chức nghiên cứu đã chỉ ra, điều đó là có thể. máy lọc không khí phòng điều áp-không chỉ được trang bị pin, mà thực sự được cấu thành bởi pin.Theo lời của Marshall McLuhan vĩ đại, một chiếc ô tô là một cục pin.
Chà, mặc dù pin lithium-ion hiện đại trông có vẻ công nghệ cao nhưng chúng rất nặng.Mật độ năng lượng của ion lithium ít hơn nhiều so với xăng, vì vậy để đạt được phạm vi hoạt động tương tự như các phương tiện sử dụng nhiên liệu hóa thạch, pin trong EV hiện đại là rất lớn.Rất lớn.
Quan trọng hơn, chúng rất nặng.Chẳng hạn như nặng trong "tải rộng".Công thức cơ bản hiện được sử dụng để tính mật độ năng lượng của pin là mỗi kg ion lithium có thể tạo ra khoảng 250 watt-giờ điện.Hoặc trong thế giới viết tắt, các kỹ sư thích hơn, 250 Wh/kg.
Làm một phép toán nhỏ, pin 100 kWh giống như một chiếc Tesla cắm pin Model S, nghĩa là đi đâu bạn cũng sẽ kéo theo khoảng 400 kg pin.Đây là ứng dụng tốt nhất và hiệu quả nhất.Đối với những người không chuyên như chúng tôi, có thể chính xác hơn khi ước tính rằng một cục pin 100 kWh nặng khoảng 1.000 pound.Chẳng hạn như nửa tấn.
Bây giờ hãy tưởng tượng một cái gì đó giống như Hummer SUT mới, tuyên bố có công suất tích hợp lên tới 213 kWh.Ngay cả khi tổng thể tìm thấy một số đột phá về hiệu quả, Hummer hàng đầu vẫn sẽ kéo theo cả tấn pin.Vâng, nó sẽ lái xe xa hơn, nhưng vì tất cả những lợi thế bổ sung này, phạm vi tăng lên không tương xứng với việc tăng gấp đôi lượng pin.Tất nhiên, chiếc xe tải của nó phải có động cơ mạnh hơn - nghĩa là kém hiệu quả hơn - để phù hợp.Hiệu suất của các lựa chọn thay thế nhẹ hơn, phạm vi ngắn hơn.Như mọi kỹ sư ô tô (dù là tốc độ hay tiết kiệm nhiên liệu) sẽ nói với bạn, trọng lượng là kẻ thù.
Đây là lúc pin kết cấu phát huy tác dụng. Bằng cách chế tạo ô tô từ pin thay vì thêm chúng vào các cấu trúc hiện có, phần lớn trọng lượng tăng thêm sẽ biến mất.Ở một mức độ nhất định—nghĩa là khi tất cả các cấu trúc được chuyển đổi thành pin—việc tăng phạm vi hành trình của ô tô hầu như không làm giảm trọng lượng.
Như bạn mong đợi - bởi vì tôi biết bạn đang ngồi đó nghĩ "Thật là một ý tưởng tuyệt vời!" - có những trở ngại cho giải pháp thông minh này.Đầu tiên là thành thạo khả năng chế tạo pin từ các vật liệu không chỉ có thể được sử dụng làm cực dương và cực âm cho bất kỳ loại pin cơ bản nào mà còn đủ mạnh-và rất nhẹ!-Một cấu trúc có thể hỗ trợ một chiếc ô tô hai tấn và hành khách của nó, và hy vọng rằng nó sẽ an toàn.
Không có gì ngạc nhiên khi hai thành phần chính của pin cấu trúc mạnh nhất cho đến nay do Đại học Công nghệ Chalmers chế tạo và được đầu tư bởi Viện Công nghệ Hoàng gia KTH, hai trường đại học kỹ thuật nổi tiếng nhất của Thụy Điển - là sợi carbon và nhôm.Về cơ bản, sợi carbon được sử dụng làm điện cực âm;điện cực dương sử dụng lá nhôm phủ lithium iron phosphate.Vì sợi carbon cũng dẫn điện nên không cần dùng bạc và đồng nặng.Cực âm và cực dương được giữ tách biệt bằng một ma trận sợi thủy tinh cũng chứa chất điện phân, do đó, nó không chỉ vận chuyển các ion lithium giữa các điện cực mà còn phân phối tải cấu trúc giữa hai điện cực.Điện áp danh định của mỗi ô pin như vậy là 2,8 vôn và giống như tất cả các loại pin xe điện hiện tại, nó có thể được kết hợp để tạo ra 400V hoặc thậm chí 800V phổ biến cho các loại xe điện hàng ngày.
Mặc dù đây là một bước nhảy vọt rõ ràng, nhưng ngay cả những tế bào công nghệ cao này cũng chưa sẵn sàng cho thời điểm quan trọng nhất.Mật độ năng lượng của chúng chỉ ở mức không đáng kể là 25 watt-giờ trên mỗi kilôgam và độ cứng cấu trúc của chúng là 25 gigapascal (GPa), chỉ bền hơn một chút so với sợi thủy tinh của khung.Tuy nhiên, với sự tài trợ của Cơ quan Vũ trụ Quốc gia Thụy Điển, phiên bản mới nhất hiện sử dụng nhiều sợi carbon hơn thay vì các điện cực lá nhôm, mà các nhà nghiên cứu cho rằng có độ cứng và mật độ năng lượng.Trên thực tế, những loại pin carbon/carbon mới nhất này dự kiến ​​sẽ sản xuất tới 75 watt-giờ điện trên mỗi kg và mô-đun Young là 75 GPa.Mật độ năng lượng này có thể vẫn thua xa so với pin lithium-ion truyền thống, nhưng độ cứng cấu trúc của nó hiện tốt hơn nhôm.Nói cách khác, pin chéo của khung xe điện làm bằng các loại pin này có thể có cấu trúc bền như pin làm bằng nhôm, nhưng trọng lượng sẽ giảm đi rất nhiều.
Việc sử dụng đầu tiên các loại pin công nghệ cao này gần như chắc chắn là thiết bị điện tử tiêu dùng.Giáo sư Leif Asp của Chalmers cho biết: “Trong vài năm nữa, hoàn toàn có thể tạo ra một chiếc điện thoại thông minh, máy tính xách tay hoặc xe đạp điện có trọng lượng chỉ bằng một nửa so với ngày nay và nhỏ gọn hơn”.Tuy nhiên, như người phụ trách dự án đã chỉ ra, “Chúng tôi thực sự chỉ bị giới hạn bởi trí tưởng tượng của chúng tôi ở đây.”
Pin không chỉ là nền tảng của xe điện hiện đại mà còn là mắt xích yếu nhất của nó.Ngay cả dự báo lạc quan nhất cũng chỉ có thể nhìn thấy gấp đôi mật độ năng lượng hiện tại.Điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta muốn đạt được quãng đường đáng kinh ngạc mà tất cả chúng ta đã hứa hẹn — và có vẻ như ai đó hứa hẹn mỗi tuần sẽ đi được 1.000 km cho mỗi lần sạc?— Chúng ta sẽ phải làm tốt hơn việc lắp thêm pin vào ô tô: chúng ta sẽ phải chế tạo ô tô chạy bằng pin.
Các chuyên gia cho rằng việc sửa chữa tạm thời một số tuyến đường bị hư hại, bao gồm đường cao tốc Coquihalla, sẽ mất vài tháng.
Postmedia cam kết duy trì một diễn đàn thảo luận tích cực nhưng riêng tư và khuyến khích tất cả độc giả chia sẻ quan điểm của họ về các bài viết của chúng tôi.Có thể mất đến một giờ để nhận xét xuất hiện trên trang web.Chúng tôi yêu cầu bạn giữ bình luận của bạn có liên quan và tôn trọng.Chúng tôi đã bật thông báo qua email-nếu bạn nhận được phản hồi nhận xét, nếu chuỗi nhận xét bạn theo dõi được cập nhật hoặc nếu bạn theo dõi nhận xét của người dùng, giờ đây bạn sẽ nhận được email.Vui lòng truy cập Nguyên tắc cộng đồng của chúng tôi để biết thêm thông tin và chi tiết về cách điều chỉnh cài đặt email.