Podczas Battery Day w październiku 2020 roku Tesla ogłosiła, że stworzyła nowy format ogniw cylindrycznych, 4680, który wkrótce zawita do gamy aut. Pół roku później Volkswagen zapowiedział ujednolicone ogniwa prostopadłościenne, które staną się podstawą dla niemal całego koncernu, w tym także aut ciężarowych.
Volkswagen nadgania, projektowo już tylko 2-3 lata poślizgu w stosunku do Tesli
Spis treści
W samochodach elektrycznych stosowane są obecnie trzy rodzaje ogniw:
- cylindryczne (w kształcie walców), które wykorzystuje głównie Tesla,
- prostopadłościenne (ang. prismatic), chyba najpowszechniejsze wśród tradycyjnych producentów, na nie zdecydował się właśnie koncern Volkswagena w ramach „ujednoliconych ogniw” (ang. unified cell),
- saszetkowe (ang. pouch), które pojawiają się tam, gdzie najważniejsze jest „wyciśnięcie” jak największej pojemności baterii z zadanej pojemności pojemnika.
Każdy z tych typów ma swoje wady i zalety: cylindryczne były swego czasu najpopularniejsze (stosowano je w kamerach i laptopach), więc Tesla i Panasonic się w nich wyspecjalizowały. Gwarantują też wysoki poziom bezpieczeństwa. Saszetki pozwalają na osiągnięcie wysokich gęstości energii, ale projektanci muszą pamiętać, że potrafią znacząco zwiększy objętość, ponieważ nie posiadają otworów odprowadzających ewentualne gazy. Prostopadłościany to zawartość saszetek w twardej obudowie, najłatwiej zestawić z nich (jak z klocków) gotową baterię, są też wytrzymalsze mechanicznie.
Koncern Volkswagena już dziś stosuje ogniwa prostopadłościenne, ale wygląda na to, że ich format był co najmniej częściowo dopasowywany do projektu samochodu. Ujednolicone ogniwa mają się pojawić po raz pierwszy w 2023 roku, a w 2030 roku powinny stanowić aż 80 procent wszystkich wykorzystywanych ogniw:
Nowe ogniwa nie będą organizowane w moduły (cell-to-pack), a ten sam format (kształt) ma zawierać we wnętrzu różne rodzaje chemii:
- w najtańszych autach będą to ogniwa LFP (litowo-żelazowo-fosforanowe),
- przy produktach masowych zastosowane zostaną ogniwa o wysokiej zawartości manganu (i niewielkiej niklu),
- w wybranych modelach pojawią się ogniwa NMC (katody niklowo-manganowo-kobaltowe),
- …a oprócz nich Volkswagen pamięta jeszcze o ogniwach ze stałym elektrolitem, ma przecież 25 procent udziałów w firmie QuantumScape. Ogniwa solid-state już dziś pozwalają na zasięgi wyższe o 30 procent i ładowanie w 12 zamiast 20 minut (dane na podstawie prototypów):
Gdy chodzi o anodę, koncern niczego nie przesądza, ale już dziś testuje grafit domieszkowanym krzemem. I teraz ciekawostka: Porsche Taycan i Audi e-tron GT mają anody z krzemem, dzięki czemu mogą się ładować z tak wysokimi mocami (obecnie: do 270 kW).
Docelowo Volkswagen chce wykorzystać ogniwa w roli elementów konstrukcyjnych samochodu (cell-to-car) i zanosi się na to, że ujednolicone ogniwa będą do tego przystosowane. Jednak zanim Grupa dojdzie do tego etapu, musi przejść przez wspomniany etap baterii bez modułów (cell-to-pack) – pierwszym tak skonstruowanym samochodem będzie model stworzony w ramach projektu Artemis Audi. Możliwe, że koncepcyjną wersję tego auta zobaczymy jeszcze w tym, 2021 roku.
Bateria bezmodułowa, cell-to-pack. Jej szkieletem są ogniwa. Następny krok to ogniwa stanowiące nie balast, lecz element konstrukcji samochodu – cell-to-car (c) Volkswagen
Nowe ogniwa będą wytwarzane prawdopodobnie we wszystkich 6 fabrykach, które Volkswagen chce uruchomić do 2030 roku (niektóre z partnerami). Pierwsza, zbudowana przez Northvolta, powstanie w Skelleftea w Szwecji. Druga w Salzgitter (Niemcy, od 2025 roku). Trzecia będzie w Hiszpanii, Portugalii lub Francji (od 2026 roku). W roku 2027 ma wystartować fabryka w Europie Wschodniej, pod uwagę brana jest Polska, brane są Czechy i Słowacja – decyzja jeszcze nie zapadła. Nie wiadomo również, gdzie powstaną dwa ostatnie zakłady.
Co to wszystko znaczy dla przeciętnego odbiorcy?
Z naszego punktu widzenia kluczowa zaleta ujednoliconych ogniw to obniżenie kosztów produkcji. Skoro będą one uniwersalne, tak samo skonfigurowana automatyka będzie mogła funkcjonować we wszystkich fabrykach koncernu. Wystarczy jedno laboratorium badawcze dla jednego rodzaju chemii. To wszystko może się przełożyć na niższe ceny aut elektrycznych.
I nawet jeśli się nie przełoży, Tesla, Volkswagen, Audi czy Skoda będą mogły wywierać presję cenową na reszcie rynku. Bo korzystanie z zewnętrznych dostawców (patrz: Hyundai, BMW, Daimler, …) zawsze oznacza niższą elastyczność i wyższe koszty.
Zdjęcie otwierające: prototypowe ujednolicone ogniwo Volkswagena (c) Volkswagen
