Come la prossima tecnologia delle batterie Porsche rivoluzionerà i veicoli elettrici

Le batterie allo stato solido sono ancora lontane dalla produzione, ma Porsche è destinata a continuare a migliorare le batterie a base di litio.

Gli sforzi di elettrificazione di Porsche sono stati ben accolti. La Taycan è uno dei migliori veicoli elettrici che puoi acquistare soprattutto in termini di esperienza di guida. Allo stesso tempo, la sua piattaforma J1 che Porsche ha fornito anche ad Audi per la e-tron GT è altamente capace sia in termini di ricarica attraverso la sua architettura da 800 volt, sia di offerta di un'autonomia decente (ma non leader della categoria). Si può dire con certezza che il primo tentativo di Porsche di realizzare un veicolo elettrico ha avuto un discreto successo. È uno dei veicoli che ha dato ai veicoli elettrici un’immagine divertente e dinamica e, nei prossimi anni, possiamo aspettarci ancora più grandi cose dagli sforzi di elettrificazione di Porsche.

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Poiché le stazioni di servizio sono ancora più numerose delle stazioni di ricarica e quindi sono anche distanti tra loro, l'ansia da autonomia è un fenomeno fin troppo reale. Ciò è destinato a cambiare nei prossimi anni poiché Porsche prevede ulteriori miglioramenti da apportare alle batterie agli ioni di litio in collaborazione con Cellforce Group e Group14 Technologies. Le batterie agli ioni di litio sono un sistema multicomponente, il che significa che mentre queste batterie sono per lo più in grado di soddisfare gli odierni requisiti di autonomia, ricarica e sicurezza, semplicemente alterando alcuni degli altri ingredienti si possono ottenere miglioramenti significativi delle prestazioni.

L'anodo, ad esempio, è attualmente realizzato in grafite, ma come alternativa si sta studiando il silicio. Utilizzando il silicio, la capacità totale della batteria agli ioni di litio viene aumentata. Infatti, la Dott.ssa Stefanie Edelberg, ingegnere specializzato in celle di batterie presso Porsche Engineering, afferma: "Il silicio è di particolare interesse perché presenta la seconda capacità di stoccaggio più alta in termini di peso dopo il litio, il che consente celle con densità di energia molto elevate. Inoltre, è il secondo elemento più comune nella crosta terrestre."

Quindi, se l'utilizzo del silicio per l'anodo è così vantaggioso, perché non è ancora stato implementato nelle batterie? Bene, il problema sorge quando il silicio assorbe il litio, che può aumentare la dimensione delle particelle del 300%. Ciò comporterà uno stress meccanico sul materiale e sull'elettrodo, riducendo così la durata della batteria. Pertanto, l'obiettivo principale è che gli anodi utilizzino un'elevata percentuale di silicio, con un obiettivo fino all'80%, ed è questo ciò su cui Cellforce Group sta attualmente lavorando con Porsche.

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Oltre al silicio nell’anodo, un’altra tecnologia che aiuta a migliorare l’imballaggio delle batterie è quella chiamata tecnologia “cell-to-pack”. Secondo il Prof. Maximilian Fichtner, direttore dell'Helmholtz Institute Ulm (HIU) e responsabile dell'unità di ricerca sui sistemi di accumulo dell'energia presso il Karlsruhe Institute of Technology (KIT), integra le celle direttamente nel pacco batteria stesso, eliminando così i "piccoli- parti in scala nelle batterie attuali". Tradizionalmente, le celle delle dimensioni di una barretta di cioccolato vengono collegate individualmente, ma con il metodo cella-impacco, le celle che misurano fino a 1,20 metri (3,94 piedi) di lunghezza sono ora strettamente imballate, consentendo così una maggiore conservazione e un migliore raffreddamento in un unico ambiente. pacchetto più piccolo o più denso. Come risultato di tutte queste innovazioni a medio termine, dall'anodo di silicio all'imballaggio denso delle celle della batteria, Fichtner afferma che possiamo aspettarci che le future Porsche abbiano un'autonomia di 1.300 km (807,78 miglia) o un aumento dell'autonomia di circa 30-50 per cento.

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Anche se avere una lunga autonomia sarà un enorme vantaggio per gli acquirenti di veicoli elettrici, sarà vantaggioso anche accelerare la ricarica in modo che sia veloce quanto il rifornimento di gas. Markus Gräf, direttore operativo del gruppo Cellforce, afferma che l'utilizzo del silicio come anodo può anche accelerare la ricarica dal 10 all'80% in meno di 15 minuti rispetto all'attuale architettura da 800 volt della Taycan che è in grado di fare la stessa impresa in 22,5 minuti. Inoltre, l'utilizzo di una percentuale maggiore di nichel per il catodo consente capacità di carica più elevate. Ma che senso ha avere una batteria in grado di accettare una quantità elevata di energia se il caricabatterie non riesce a tenere il passo, giusto? La futura architettura dei veicoli elettrici di Porsche sarà in grado di supportare più di 500 kW di ricarica rapida CC rispetto ai già veloci 270 kW CC della Taycan. Affinché il caricabatterie possa gestire tale potenza, in futuro le stazioni di ricarica avranno bisogno di un raffreddamento attivo in modo che tutti i 500 kW di potenza possano essere forniti in modo efficiente e continuo alla batteria.