10 keer hogere energiedichtheid dan lithiumbatterij? Porsche ontwikkelt siliciumanodebatterij en is van plan deze binnen 5 jaar in massa-te produceren
Spain's "Public" daily website recently reported that battery production is an important source of carbon emissions in the manufacturing process of electric vehicles, accounting for 25 percent to 40 percent of total emissions. More and more manufacturers are working to reduce emissions in this area, but Porsche wants to go further. The company is developing a battery with better performance and a smaller carbon footprint. Is this a perfect battery?
Porsche zal de komende 10 jaar ongeveer 1 miljard euro investeren in verschillende decarbonisatiemaatregelen, waaronder het verminderen van de CO2-uitstoot van zijn assemblagefabrieken, aldus het rapport. De productie van de Porsche Taycan in Zuffenhausen (in Stuttgart, Duitsland) is vanaf het begin klimaatneutraal, maar een auto bouwen is veel meer dan alle onderdelen op de productielijn in elkaar zetten.
Batterijen zijn een van de belangrijkste emissiebronnen bij de productie van elektrische voertuigen. In deze schakel verbruiken de meerdere productiestappen van het omzetten van grondstoffen zoals nikkel en kobalt in geraffineerde producten die in batterijen kunnen worden gebruikt, enorme hoeveelheden energie.
In a recent press conference, Benjamin Pasenberg, head of high-voltage systems at Porsche, said: "Having green energy is very important, especially in battery production, where it takes a lot of energy to heat things." However, using only Green (or low-emissions) energy sources to make batteries are not enough for Porsche (or other manufacturers) to meet their emissions targets. There is also a need to reimagine the battery itself to reduce the pollution that arises from battery manufacturing practices.
Daarvoor werkt Porsche aan een nieuwe batterij. De batterij zou krachtiger zijn, sneller opladen en een kleinere ecologische voetafdruk hebben dan de huidige batterijen. De gebruikte technologie is om meer silicium te gebruiken in de anode van de batterij, in plaats van het tegenwoordig gebruikelijke grafiet.
According to Otmar Beecher, head of electric vehicles at Porsche, silicon anodes are 10 times more energy dense. Porsche expects 20 to 25 percent more watt-hours per liter of volume than today's conventional lithium-ion batteries. That is to say, under a certain energy capacity, the battery volume is smaller. The improved energy efficiency of batteries, in turn, means fewer batteries are needed to power the vehicle, which reduces overall weight (and also reduces the space required for the batteries).
Minder voertuiggewicht betekent ook een lager batterijverbruik, maar waar is de positieve impact op het milieu? Ten eerste vermindert het ontwerp van deze nieuwe cel de materiaalvereisten voor de aluminium celstructuur (behuizing) in vergelijking met cilindrische celontwerpen. De productie van aluminium is een van de belangrijkste koolstofemissiebronnen voor auto's. Volgens een recente studie van Volvo is aluminium verantwoordelijk voor 30 procent van de uitstoot die ontstaat bij de productie van moderne voertuigmaterialen, zelfs meer dan de batterij zelf. Het verminderen van het gebruik van aluminium reduceert dus ook een groot deel van de uitstoot. Hoewel er geen details zijn vrijgegeven, zei Porsche dat de batterij ook sneller zou opladen.
Anderzijds zou het kobaltgehalte van dergelijke batterijen worden verminderd. Inmiddels is bekend dat kobalt moeilijk te verkrijgen is, erg duur en een grote impact heeft op het milieu. Kobalt maakt momenteel 20 procent uit van het kathodemateriaal van de Taycan-batterij en Porsche hoopt dat zijn nieuwe technologie het kobaltaandeel zal verminderen tot slechts 5 tot 10 procent.
To further reduce emissions, Porsche will focus on the supply chain. The German company will source cobalt, nickel and other raw materials as much as possible from Europe, so that it will be closer to where the new batteries will be produced, near Porsche's research and development center in Weissach. According to the relevant person in charge of Porsche, purchasing cathode materials from Schwarzheide, Germany instead of my country can reduce carbon dioxide emissions by 25 percent .
In addition, Porsche is pushing its suppliers to make batteries and other components entirely from renewable energy. The German carmaker said it would no longer consider long-term contracts with suppliers who were unwilling to use certified "green" energy. Porsche says the supply chain accounts for about 20 percent of the automaker's total greenhouse gas emissions. That will rise to around 40 percent by 2030 as production shifts to electric vehicles.
The big question is, when will we see this "ideal" Porsche battery in a road car? Like many other technologies in the automotive sector, it will be used first in racing cars, where high performance and fast charging capabilities are paramount. Otmar Beecher said: "Typically, we are 2 to 3 years away from the transition to production cars. So we will see it in production cars after 2025." Porsche expects to commercialize the high-performance battery within five years.
Wat de productie betreft, is het doel om een minimale jaarlijkse productie van 100 MWh te bereiken, genoeg om ongeveer 1,000 auto's van stroom te voorzien. Dit doet ons vermoeden dat het in eerste instantie alleen bestemd zal zijn voor een niet-productiemodel, mogelijk een supercar met zeer hoge-prestaties.
Of course, it's not a perfect battery. The perfect battery charges in seconds, doesn't overheat or lose capacity over time, and is lightweight and inexpensive to produce. We'll probably never see a battery with all these features in one, but in the short to medium term, Porsche's battery is getting pretty close to -- at least in theory -- the ideal battery. (compiled / Li Zijian)
