● I punti critici della nuova trasformazione energetica nei veicoli commerciali e la svolta tecnologica delle batterie allo stato solido-
In qualità di vettore principale del trasporto logistico, dei servizi e delle principali linee di trasporto merci, il nuovo processo energetico dei veicoli commerciali influisce direttamente sulla realizzazione dell'obiettivo del "doppio carbonio". Tuttavia, i limiti tecnici delle tradizionali batterie al litio liquido hanno limitato a lungo la profondità e l’ampiezza della nuova trasformazione energetica nei veicoli commerciali.
1. I principali punti critici della nuova trasformazione energetica nei veicoli commerciali
Rispetto alle autovetture, i veicoli commerciali presentano differenze essenziali nei loro scenari di utilizzo, i loro requisiti per le batterie di potenza sono più focalizzati sulla "praticità" e sull'"economia". Per i veicoli commerciali a media e breve-distanza, come quelli per la distribuzione urbana e i trasporti pubblici, la sensibilità ai costi e la comodità del rifornimento di carburante sono le esigenze principali; mentre per gli autocarri pesanti a lunga percorrenza, i veicoli logistici per la catena del freddo e altri sottosettori, l'autonomia, l'efficienza della ricarica e l'affidabilità del ciclo di vita diventano soglie insormontabili.
Al momento, i veicoli commerciali alimentati da batterie agli ioni di litio-liquidi si trovano generalmente ad affrontare tre dilemmi principali:
Innanzitutto, l'ansia da autonomia: la domanda singola dei camion pesanti a lunga- percorrenza è per lo più superiore a 300 chilometri, mentre la densità di energia delle batterie liquide esistenti è per lo più compresa tra 150 e 200 Wh/, con conseguente necessità per i veicoli di trasportare un gran numero di batterie, il che non solo aumenta il costo di acquisto ma riduce anche l'efficienza del carico;
In secondo luogo, il rifornimento è inefficiente: spesso sono necessarie diverse ore per caricare completamente un veicolo commerciale presso una stazione di ricarica tradizionale, molto meno conveniente rispetto al rifornimento di carburante di un veicolo-a carburante, il che incide seriamente sull'operatività;
In terzo luogo, i rischi per la sicurezza: i veicoli commerciali sono soggetti a-carico elevato a lungo termine, carica e scarica ad alta frequenza ed esiste sempre il rischio di fuga termica del liquido, soprattutto in ambienti estremi come temperature elevate e freddo, l'incidenza di incidenti legati alla sicurezza rimane elevata.
Inoltre, l’elevato costo totale di proprietà (TC) causato dal degrado della batteria fa sì che molte società di logistica esitino ad acquistare veicoli commerciali alimentati da nuova energia.
2. I vantaggi della tecnologia delle batterie-allo stato solido soddisfano perfettamente le esigenze dei veicoli commerciali
Le batterie allo stato solido- sostituiscono i tradizionali elettroliti liquidi con quelli solidi, ottenendo un salto di qualità nelle prestazioni principali, e le loro caratteristiche tecniche sono altamente compatibili con le esigenze di utilizzo dei veicoli commerciali.
Il miglioramento rivoluzionario della densità energetica è il fulcro delle batterie-allo stato solido. Il modulo batteria a stato solido-Rhino S presentato da Chery ha una densità di energia fino a 600 Wh/kg, il limite teorico delle batterie al litio e che supera di gran lunga il livello attuale delle batterie a liquido.
Per i veicoli commerciali, l’elevata densità di energia significa che è possibile ottenere un’autonomia maggiore con la stessa batteria o che il carico della batteria può essere ridotto a parità di requisiti di autonomia. Prendendo come esempio i camion pesanti a lungo raggio-, che adottano batterie allo stato solido da 500 Wh/kg,-il veicolo può trasportare più di 1000 kWh di elettricità, con un'autonomia che può facilmente superare i 1500 chilometri, risolvendo completamente l'ansia del trasporto a lunga-distanza.
L’ottimizzazione dell’efficienza del rifornimento energetico affronta direttamente i punti critici delle operazioni dei veicoli commerciali.
La batteria completamente-solida- di Chery che raggiunge l'indice di prestazione di "6 minuti di ricarica, 1.000 chilometri di autonomia" significa che il rifornimento di energia per i veicoli commerciali raggiungerà la comodità del rifornimento per i veicoli a carburante-. Per gli autocarri pesanti a lunga-distanza che percorrono 300-500 chilometri al giorno, il rifornimento di carburante a breve-tempo può soddisfare le esigenze operative dell'intera giornata, riducendo efficacemente i tempi di arresto e migliorando l'efficienza operativa. Il layout dei brevetti di BYD nel campo delle batterie-allo stato solido include una serie di risultati ottenuti nella tecnologia di ricarica rapida. Se l’obiettivo della “parità di prezzo solido-liquido” potrà essere raggiunto, amplificherà ulteriormente i benefici economici portati dal miglioramento dell’efficienza del rifornimento
L'essenza del miglioramento delle prestazioni di sicurezza fornisce protezione per le operazioni dei veicoli commerciali.
Le batterie allo stato solido-con elettroliti solidi non presentano il rischio di perdite e hanno una stabilità termica significativa rispetto agli elettroliti liquidi, risolvendo sostanzialmente il problema della fuga termica. I veicoli commerciali si trovano per un certo periodo in un ambiente operativo difficile, caratterizzato da carichi elevati, forti vibrazioni e temperature estreme. La sicurezza intrinseca delle batterie allo stato solido-può ridurre significativamente l'incidenza di incidenti legati alla sicurezza, soprattutto per le operazioni ad alta-intensità in scenari chiusi come porti e aree minerarie. Inoltre, il vantaggio delle batterie allo stato solido-nel ciclo di vita può ridurre efficacemente il tasso di decadimento della batteria, ottimizzando così il costo dei veicoli commerciali durante il loro ciclo di vita
● Sfide per le batterie-allo stato solido nel settore dei veicoli commerciali
Nonostante le significative opportunità che offre, l'industria automobilistica deve ancora affrontare molteplici sfide nell'implementazione delle batterie-allo stato solido.
Il collo di bottiglia dei costi rimane l’ostacolo più significativo.
Attualmente, il costo di tutte le batterie allo--stato è circa 8 volte superiore a quello delle batterie allo-stato liquido. Poiché la capacità energetica di un singolo pacco per veicoli commerciali è generalmente superiore a 300.000, il costo di acquisto del veicolo aumenterà in modo significativo se tutti saranno dotati di batterie allo stato solido, superando la gamma di accettazione del mercato. Inoltre, il processo di produzione delle batterie allo stato solido è più complesso e richiede standard più elevati per attrezzature e materiali, facendo aumentare ulteriormente i costi di produzione.
Sul fronte tecnico ci sono ancora problemi che devono essere affrontati con urgenza.
Innanzitutto c’è il problema della stabilità dell’interfaccia. Uno scarso contatto tra gli elettroliti solidi e i materiali del catodo/anodo può facilmente ridurre la capacità e la durata della batteria, il che non riesce a soddisfare la domanda di funzionamento a carico elevato-a lungo termine dei veicoli commerciali. In secondo luogo, la conduttività ionica è insufficiente. Lo ionico degli elettroliti solidi tradizionali a base di ossido e solfuro è ancora inferiore a quello degli elettroliti liquidi, il che limita la velocità di carica e la potenza erogata. In terzo luogo, c’è il problema dell’espansione e della contrazione dei volumi. La variazione di volume dei materiali degli elettrodi durante il processo di carica e scarica può causare la rottura della confezione della batteria. Nell'ambiente operativo in cui i veicoli commerciali vibrano continuamente, questo problema sarà più evidente.
Anche la mancanza di sinergia ecologica ostacola il processo di attuazione.
Al momento manca un sistema standard unificato nel campo delle batterie allo stato solido-per i veicoli commerciali. Le dimensioni dei pacchi batteria e il protocollo di comunicazione BMS sono piuttosto diversi, il che comporta l'incompatibilità dei prodotti di diverse aziende e la difficoltà di promozione. Allo stesso tempo, il sistema di riciclaggio delle batterie allo stato solido-non è ancora stato istituito e il trattamento e il riutilizzo delle batterie usate diventano potenziali problemi
Inoltre, il potenziamento degli impianti di fornitura energetica-è in ritardo rispetto allo sviluppo della tecnologia delle batterie. Il costo di costruzione delle stazioni di ricarica super-veloci è elevato e il costo è ridotto, il che difficilmente può soddisfare le esigenze di applicazioni su larga-scala.
Per il settore dei veicoli commerciali, le batterie-allo stato solido rappresentano non solo una rivoluzione tecnologica, ma anche un'opportunità storica per la ristrutturazione industriale. I suoi vantaggi tecnologici, come l'elevata densità di energia, l'efficienza di ricarica rapida e l'elevata sicurezza, affronteranno con precisione i principali punti critici della nuova trasformazione energetica nei veicoli commerciali, portando il settore da "policy{2}}driven a "market-driven".
Nonostante al momento si trovi ad affrontare molteplici sfide quali costi, tecnologia ed ecologia, l'implementazione su larga scala-di batterie allo stato solido-nel settore dei veicoli commerciali è già una tendenza con la continua iterazione della tecnologia, la continua maturità della catena industriale e il forte sostegno delle politiche. Si prevede che entro il 230, le batterie allo stato solido-domineranno il nuovo mercato energetico per i veicoli commerciali, guidando la sostituzione dell'elettrificazione in tutti gli scenari, come i trasporti principali e i servizi urbani, e fornendo un supporto fondamentale per la realizzazione dell'obiettivo del "doppio carbonio".
