Miközben a szilárdtest-akkumulátorok fejlesztésében sokáig a kínai és koreai gyártók számítottak az élvonalnak, most egy francia-osztrák együttműködés bizonyította, hogy Európa is versenyben van. A Blue Solutions és az AVL közös fejlesztési programja sikeresen lezárult, és az eredmények szerint az új generációs cellák nemcsak jelentősen több energiát tárolnak, mint a mai lítiumion-akkumulátorok, hanem a világ egyik legszigorúbb – éppen kínai – biztonsági szabványának is megfelelnek.
Mit vizsgált pontosan a szilárdtest-akkumulátor biztonsági tesztje
A két vállalat közös programja kifejezetten a Blue Solutions következő generációs szilárdtest-celláinak biztonsági értékelésére összpontosított, még mielőtt az ipari méretű gyártás egyáltalán elkezdődne. A francia cég saját cellatechnológiáját az AVL szimulációs, tesztelési és validációs szakértelmével ötvözték, és a vizsgálatok kiterjedtek arra is, hogyan viselkednek a cellák növekvő belső nyomás mellett, mennyire stabilak mechanikai szempontból, valamint milyen terhelési és meghibásodási forgatókönyveket kell figyelembe venni éles használat közben. A cél egyértelmű volt: azonosítani és minimalizálni a kockázatokat, mielőtt a technológia tömeggyártásba kerülne.
A vizsgált cellák a Blue Solutions új generációs szilárdtest-akkumulátorának részei, amelyek több innováció mellett lítiumfém anódot alkalmaznak. Ez a megoldás a jelenlegi lítiumion-akkumulátorokhoz képest lényegesen nagyobb energiasűrűséget ígér, ugyanakkor új mérnöki kihívásokat is támaszt – különösen a cellákban kialakuló belső nyomás kezelése és a teljes akkumulátorrendszer mechanikai felépítésének megtervezése terén. Éppen ezért volt kulcsfontosságú, hogy a biztonsági kérdéseket már a fejlesztés korai szakaszában, a sorozatgyártás megkezdése előtt tisztázzák.
A hőterjedés: az akkumulátor-biztonság kulcskérdése
A program egyik legfontosabb vizsgálati területe az úgynevezett hőterjedés, angolul thermal propagation volt. Ez azt méri, hogy egy meghibásodott vagy túlmelegedett cellában keletkező hő milyen mértékben tud átterjedni a szomszédos cellákra – a legrosszabb esetben ugyanis ez láncreakciót indíthat el, amely az egész akkumulátorpakk meghibásodásához vezethet. A Blue Solutions és az AVL közös kutatása szerint ez a kockázat jelentősen csökkenthető szimulációalapú fejlesztéssel, a belső nyomás szempontjából optimalizált cellakialakítással, valamint egy kifejezetten biztonságközpontú akkumulátor-architektúrával.
A vállalatok közlése szerint a szimulációk és a validációs tesztek eredményei egyaránt pozitívak, és egymással összhangban is állnak – ez a fejlesztők számára azt jelzi, hogy a modellezés megbízhatóan előre jelzi a valós viselkedést. Az eredmények alapján a technológia megfelel a kínai GB 38031-2020 kötelező akkumulátorbiztonsági szabvány legfontosabb követelményeinek, amely az elektromos járművek hajtóakkumulátoraira vonatkozó biztonsági elvárásokat írja elő, cella-, akkumulátorpakk- és rendszerszinten egyaránt. Ez azért is figyelemre méltó, mert a GB 38031-2020 az egyik legszigorúbb ilyen jellegű szabvány a világon, és a kínai piacra készülő járműveknek kötelezően meg kell felelniük neki.
Amit a fejlesztők mondanak
„A Blue Solutions legújabb szilárdtest-akkumulátor-technológiájával való együttműködés jelentős előrelépést jelent az AVL számára. Nemcsak mélyebb betekintést nyújt a következő generációs akkumulátorkémia sajátos biztonsági jellemzőibe, hanem aktívan hozzájárul biztonsági módszereink és akkumulátortervezési megoldásaink továbbfejlesztéséhez is” – mondta Paul Schiffbänker, az AVL akkumulátorfejlesztési igazgatója. Hozzátette azt is, hogy a fejlett, szimulációalapú előrejelző modellektől kezdve az új validációs és értékelési módszerekig ez az együttműködés lehetővé teszi, hogy a biztonságot már a jövő nagy energiasűrűségű akkumulátorrendszereinek fejlesztési folyamatának legelső szakaszában szisztematikusan beépítsék.
Olivier Caumont, a Blue Solutions akkumulátorrendszerekért felelős igazgatója szerint a közös program egyértelműen igazolja a technológia piaci érettségét. „Az AVL számos iparágban szerzett tapasztalata és kiemelkedő szakértelme, valamint a szilárdtest-akkumulátorok gyártásában, akkumulátorcsomagok integrációjában, illetve a biztonsági, hőtechnikai és mechanikai megoldások terén felhalmozott széles körű gyártási tapasztalatunk lehetővé tette, hogy megerősítsük: megoldásunk teljes mértékben megfelel a piaci igényeknek, és képes teljesíteni a legszigorúbb biztonsági követelményeket is” – fogalmazott.
Mennyivel jobb a mai akkumulátoroknál
A fejlesztés során a partnerek különös figyelmet fordítottak arra, hogy a cellák kiemelkedően magas energiasűrűségét is megőrizzék, ne csak a biztonságot javítsák. A Blue Solutions és az AVL célja egy olyan akkumulátorcsomag, amely térfogati energiasűrűség tekintetében akár 25 százalékkal felülmúlja a jelenlegi, NMC lítiumion-kémiára épülő rendszereket – vagyis ugyanakkora beépítési helyen lényegesen több energia tárolható. Emellett a tömegre vetített energiasűrűség várhatóan 13 százalékkal javul, ami könnyebb akkumulátorcsomagot jelent ugyanakkora kapacitás mellett.
Ha ezeket a számokat egy átlagos, mai 75 kWh-s akkumulátorcsomagra vetítjük, a 25 százalékos térfogati javulás elméletileg akár 90-95 kWh-nyi energiát is elférne ugyanabban a beépítési térben – ami komoly hatótáv-növekedést jelenthetne anélkül, hogy az autó akkumulátortere nagyobb lenne. Ez természetesen laboratóriumi, ideális körülmények közötti becslés, de jól szemlélteti, miért olyan jelentős a szilárdtest-technológia ígérete.
Mikor kerülhet piacra a technológia
A Blue Solutions jelenleg szilárdtest-akkumulátor-technológiájának már a negyedik generációját fejleszti, és több partnerrel dolgozik együtt a lehetséges felhasználási területek értékelésén. A vállalat célja, hogy a technológiát az évtized végére a személyautók piacán is kereskedelmi forgalomba hozza – ez azt jelenti, hogy a mostani biztonsági eredmények nem elszigetelt laboratóriumi sikerek, hanem egy konkrét piaci bevezetési terv részei. A közös biztonsági program eredményeit a közeljövőben nemzetközi konferenciákon és az akkumulátoripar vezető szakmai rendezvényein is bemutatják, ami tovább erősítheti a technológia hitelességét a potenciális ipari partnerek és autógyártók szemében.
Kövesd az e-cars.hu-t a Facebookon is, további tartalmakért! ›
