BP is een van 's werelds zeven olie- en gassupermajors - en hoewel het bijna 20 miljoen vaten olie in zijn reserves heeft en 63.000 vierkante kilometer aan nieuwe exploratietoegang, vraagt de wereld nog steeds om meer energie. Maar de dingen zijn een beetje anders dan toen ontdekkingsreiziger George Reynolds voor het eerst naar olie begon te boren in de vroege jaren 1900, mensen eisen energie die schoner en beter is, en BP kijkt naar de toekomst omdat het gedurfde veranderingen wil doorvoeren in de manier waarop het mobiliseert de automobilist.
John Salkeld (hieronder afgebeeld), Technology Director van BP's Advanced Mobility Unit (AMU), zegt dat er een seismische verschuiving is in de manier waarop mensen en goederen over de wereld reizen en dat deze wordt veroorzaakt door drie grote drijfveren:technologie (elektrische voertuigen, batterijen en big data-verwerking); consumenten (die snel van mening veranderen en gedeelde mobiliteit, on-demand diensten en touchscreen-gemak omarmen); en steden (die mensen in beweging proberen te houden terwijl ze te maken hebben met congestie en vervuiling).
Al deze factoren zorgen voor een andere toekomst, en de kern ervan is dat elektrische voertuigen een ongelooflijk belangrijke rol spelen in dit alles. Naarmate autofabrikanten het publiek meer keuze bieden en de laadinfrastructuur verbetert, zullen mensen de overstap maken naar emissievrij rijden, en dat betekent uiteindelijk minder vraag naar olie. Er zijn momenteel slechts vijf miljoen EV's in de wereld, maar afgaand op de huidige trends, gelooft BP zelf dat dit aantal tegen 2040 kan oplopen tot 350 miljoen. Het is echter van cruciaal belang om een auto zo snel mogelijk op te laden met benzine en diesel, zegt Salkeld.
Als we denken aan ultrasnel opladen vandaag de dag, dan is het in staat om 100 mijl bereik te bereiken in 10 minuten, wat overeenkomt met een laadsnelheid van 150 kW – en met dat doel lanceerde BP hun eerste ultrasnelle laadstation in Duitsland (wat overigens kan worden opgewaardeerd tot 320 kW). Vorig jaar kochten ze Chargemaster, het grootste netwerk voor opladers voor elektrische auto's in het VK, en tegen het einde van het jaar zullen 100 Ultracharge-opladers van 150 kW worden geïnstalleerd op de tankstations van 50 BP, en tegen het einde van dit jaar zullen 400 van de eenheden bij benzinestations staan. 2021. En dat is goed nieuws, gezien de bevindingen van BP uit een onderzoek dat het deed met National Grid in het VK, waarin slechts 50 ultrasnelle laadstations op strategische plaatsen in het VK zouden betekenen dat 95 procent van de bevolking zou worden binnen een korte rit van een laadstation.
Maar zoals BP zelf toegeeft, zal er veel hard werk nodig zijn om ultrasnel opladen mogelijk te maken, in de eerste plaats om consumenten te helpen begrijpen waar het allemaal om draait, maar ook om de impact op de infrastructuur. Als er geen manier is voor consumenten om thuis op te laden, moeten ze ergens anders een oplaadpunt vinden dat handig is en voor degenen die lange afstanden moeten afleggen voor hun werk of om familie en vrienden te bezoeken, zal het opladen van de bestemming essentieel zijn, ook voor commerciële chauffeurs, voor wie elke uur dat de auto wordt opgeladen, verliest ze geld.
“We zullen het net moeten versterken om elke vorm van massaladen thuis of op een voorplein mogelijk te maken, maar we hebben ook de auto’s zelf nodig. De snelst opladende productieauto op dit moment is een Model 3 die kan worden opgeladen met 200 kW, volgend jaar zien we de Porsche Taycan met een vermogen van 350 kW [toevoegen van meer dan 60 mijl bereik in vier minuten] maar dit zijn nog steeds premium voertuigen en we zullen niet rusten voordat die mogelijkheid beschikbaar is voor de massamarkt van consumentenvoertuigen”, onthult Salkeld.
Vorige maand hield het een conferentie met CharIN (een vereniging die tot doel heeft het snel en ultrasnel opladen van het Combined Charging System DC te ontwikkelen en tot stand te brengen), waar ze 200 mensen van over de hele wereld samenbrachten waarbij alle belangrijke spelers uit de industrie betrokken waren, inclusief hun concurrenten , besluitvormers van de overheid en stadsautoriteiten.
Een van de spil in het bereiken van ultrasnel opladen is batterijtechnologie, en toen BP dat standpunt innam, namen ze contact op met de industrie en Store Dot verscheen als leiders op dit gebied. Dus 18 maanden geleden investeerden ze 20 miljoen dollar om te helpen bij de productie van deze batterijen, maar het gaat verder dan de financiële investering. Ze willen de technologie heel graag op de markt brengen en daarom hebben ze heel hard gewerkt met het StoreDot-team om deze demonstratie samen te stellen op het EcoMotion-evenement in Tel Aviv, Israël, waar het technologiebedrijf een off-the - leg de Muvi elektrische scooter van de Spaanse firma Torrot op de plank en vervang de cellen met zijn FlashBattery-technologie in een batterijpakket van 7 kg.
StoreDot werd in 2012 opgericht vanuit de Universiteit van Tel Aviv met het idee dat ze nieuwe materialen zoals metalloïden samen met organische verbindingen konden gebruiken om de wereld van energieopslag te veranderen en die materialen te optimaliseren voor ultrasnel opladen. Tot dusver heeft de celfabrikant in totaal £ 130 miljoen opgehaald bij enkele van de grootste spelers in de industrie, waaronder Samsung, BP, Daimler en TDK Corporation, zodat ze de thuiselektronica-kant van de markt bestrijken, en dan in termen van auto-industrie, de infrastructuur voor het voertuig, het voertuig zelf en de fabricagemogelijkheden. Het 115 sterke team (inclusief 35 PHD's) is gevestigd in het ultramoderne laboratorium in Herzliya, omvat 30 PHD's en meer dan 50 ingenieurs op het multidisciplinaire gebied van organische chemie, materiaalwetenschap, fysica en elektrochemie.
StoreDot begon met zijn 2,5 amp PD (Power Delivery) standaard FlashBattery voor smartphones - een direct oplaadbare batterij die in slechts vijf minuten volledig kan worden opgeladen. Het is in feite in staat om tot 10C of 5 amp (en ook een hogere spanning) te leveren, waardoor een opmerkelijk snelle oplaadsnelheid wordt bereikt die tot 100 keer sneller is dan de batterij van elke andere mobiele apparaat, en een smartphone volledig leegmaakt in 60 seconden, maar het zou een veel grotere oplader nodig. Deze batterij van 100 watt (vergelijkbaar met een laptop) is slechts vijf kubieke inch, dus het was een veel gemakkelijkere introductie op de markt en zal volgend jaar beschikbaar zijn. De volgende stap is het plaatsen van de batterij in de telefoon in plaats van in de powerbank.
Ik vraag oprichter en CEO van StoreDot Dr. Doron Myersdorf of het snelladen enig nadelig effect heeft op de FlashBattery. "We moesten het aantal cycli optimaliseren, dus na 500 oplaadcycli zal de batterij tot 80 procent leeg raken en verder verslechteren. Dit is altijd een compromis tussen energiedichtheid en hoeveel cycli je wilt bereiken en we hebben dezelfde uitdaging met de elektrische scooter waarvoor we ons richten op 1000 cycli, en in een EV ongeveer 1500.”
Daarover gesproken, wat volgde was een nieuw type batterij voor elektrische auto's, bestaande uit gepatenteerde organische verbindingen - gebaseerd op de innovatieve materialen die worden gebruikt in de FlashBattery voor mobiele apparaten. StoreDot gelooft dat bereikangst tegenwoordig de grootste barrière is voor de adoptie van EV's, en hoewel iedereen zegt dat het onmogelijk is om op te laden in dezelfde tijd als nodig is om te tanken, hebben ze aangetoond dat het mogelijk is en ze zijn van plan om rol het over een paar jaar uit.
In tegenstelling tot zijn concurrenten heeft StoreDot de batterij volledig opnieuw ontworpen. Het is dus nog steeds lithium-ion, het mechanisme om de stroom van anode naar kathode over te brengen, maar de batterijcomponenten bevatten geen grafiet, wat het grootste probleem is met snel opladen en waarom de Galaxy Note 7 bleef exploderen. Het komt door de weerstand, de hitte en het onvermogen van lithium om snel in het actieve materiaal te diffunderen.
Het actieve materiaal dat wordt gebruikt in StoreDot's FlashBattery is een partij metalloïden (een halfgeleider), die silicium, germanium en tin gebruikt. Deze nanodeeltjes zijn omhuld met organische moleculen. Hoewel organische materialen goed zijn voor het milieu, gebruikt de batterij nog steeds lithium en kobalt, maar StoreDot probeert de hoeveelheid kobalt te verminderen, dus ze gaan van iets dat NMC 622 heet naar NMC 811. De cijfers verwijzen naar de verhouding van nikkel, mangaan en kobalt in het kathodemateriaal. NMC 811 is de nieuwste commercieel beschikbare iteratie, die, zoals de verhoudingen suggereren, een hoger nikkelgehalte en minder mangaan en kobalt heeft dan zijn voorganger, NMC 622.
“Onze tweede generatie batterijen zal nog beter zijn voor het milieu, maar dit is nog vijf jaar verwijderd. Het is het ontwerp van de elektrochemische reacties dat moet worden heroverwogen met een focus op het milieu en we hebben het beste team ter wereld om zo'n taak op zich te nemen. Maar eerst moeten we de ultrasnelle oplaadtechnologie lanceren om grip op de markt te krijgen en te laten zien dat alles wat we in het laboratorium doen commercieel levensvatbaar is en enige inkomsten oplevert, en dat zal ons de geloofwaardigheid geven om de industrie te evolueren en onze doelstellingen te bereiken. ambities om een groenere batterij te produceren. Onze generatie 3-batterijen bevatten helemaal geen kobalt", zegt Myersdorf.
Ik vraag Myersdorf of het een probleem is om de materialen te vinden:“We ontwikkelen apparatuur om de materialen te behandelen, zodat ze worden geoptimaliseerd voor snel opladen. Er zijn dus twee dingen om te overwegen:een is om de grootte van elk deeltje te verkleinen om nanometrisch te zijn, dit maakt een zeer snelle diffusie van de ionen mogelijk terwijl je oplaadt, en het andere is de organische coating - dit zijn kleine moleculen van organisch materiaal die we ter plaatse synthetiseren, op dezelfde manier als je zou doen om een medicijn of farmaceutica te ontwikkelen, en ze beschermen de siliconen. En dan hebben we nog de opschaling waar we alles in elkaar zetten om de batterij te bouwen. Het verkrijgen van de materialen is dus geen probleem, het is een probleem om ze de juiste eigenschappen te geven zodat ze elektrochemisch geoptimaliseerd worden voor snel opladen. En dat is ook een deel van de uitdaging als ons wordt gevraagd wanneer dit beschikbaar zal zijn voor massaproductie. Onderdeel hiervan is de opbouw van de supply chain en dat zal nog een paar jaar duren, omdat je de materialen kunt kopen maar ze nog in grote hoeveelheden moet verwerken.
“We proberen een doorbraak te bewerkstelligen in de chemie van de cel, omdat dit tegenwoordig de beperkende factor is bij het streven naar snelladen. In een lithium-ionbatterij is de elektrolyt de lithiumionen die van anode naar kathode gaan of andersom. Wanneer dit gebeurt, ontstaat er beweging van elektronen en dit is de elektriciteit die u van de batterij krijgt. Over het algemeen bereid je wat we een 'slurry' noemen voor, het natte deel van het proces waarbij je alle materialen met elkaar mengt, die je vervolgens op folie legt om alle stroom te transformeren, "zegt Myersdorf (foto hieronder).
Hij voegt eraan toe:“Het wordt vervolgens in een oven gedaan om te drogen en de elektroden, die aan beide zijden zijn gecodeerd, worden gesneden tot ongeveer het formaat van creditcards. Om de batterij te maken, stapelen we ze - anode over kathode, anode over kathode - totdat we de gewenste hoeveelheid energie voor de cel hebben bereikt. De cel wordt verzegeld en gaat daarna door een vormingsproces dat de cel zijn elektrische eigenschappen geeft.”
Zeven jaar in de maak, heeft de batterij 14 modules in serie, elk met 12 cellen en elk 1 ampère. Totale capaciteit is 13 ampère-uur, ongeveer 0,75 kWh.
StoreDot werkt vervolgens samen met partners zoals Armicell om de cellen te integreren tot een eindproduct. Elke celspanning wordt intern getest en uitgelijnd, met een lage interne weerstand om snel opladen mogelijk te maken. StoreDot heeft ook anti-afbraakmiddelen toegevoegd aan de batterijchemie om het probleem aan te pakken rond de problemen waarmee snelladende batterijen worden geconfronteerd (snelle slijtage van batterijen).
Tot nu toe hadden ze nog nooit geprobeerd om van de cel een product te maken en het idee om te demonstreren dat ze de batterij van hun scooter in vijf minuten snel konden opladen, kwam van BP, dus het was met ingehouden adem dat de wereldpers naar deze boeiende gebeurtenis keek.
De batterij begon met een lading van 15 procent (met een actieradius van 20 kilometer) en werd in een oplader geplaatst met ventilatoren om koeling tijdens het opladen mogelijk te maken. Het werd vervolgens aangesloten op een live-scherm dat spanning, temperatuur, ampère-uren, percentage batterij en tijdsverloop weergeeft.
De lading begon bij 43 volt (de ontlading en pulslading varieert van 40 tot 50, wat hun grens is) en een buitentemperatuur van 33 graden (het kan oplopen tot 45 graden voordat het wordt uitgeschakeld) en 130 ampère, wat de ideale laadstroom. Toen ze het eerder testten, bereikte de buitentemperatuur nooit hoger dan 32 graden, maar ondanks het klimmen tot 37 graden, bereikte het 5 minuten en 10 seconden later 100 procent lading, vergeleken met de normale oplaadtijd van ongeveer vier uur, waardoor de scooter genoeg sap had 70 kilometer te gaan. Dat is behoorlijk indrukwekkend en is zeker voordelig bij het maken van lange reizen.
Hoewel dit gelijk staat aan een oplaadsnelheid van ongeveer dezelfde mijl per uur als een huidige Tesla Model S-batterij, is het belangrijkste dat de batterijtechnologie schaalbaar is, waardoor het mogelijk is om veel grotere pakketten op te laden. Tegen die tijd zouden we kunnen zien dat oplaadpunten van 350 kW wijdverbreid zijn langs snelwegnetwerken in heel Europa, waardoor de technologie van StoreDot het ontbrekende stukje van de puzzel is, de chemie die een volledige vijf minuten opladen mogelijk maakt, in plaats van alleen een herlading.
StoreDot is samen met BP van plan om zijn scooteraccu's in 2021 op de markt te brengen, wanneer het ook zegt in vijf minuten een Daimler- en Mercedes-AMG-model op te kunnen laden. De auto-accu heeft tien keer zoveel stroomcellen nodig als de scooter-accu, en een nog efficiëntere manier van koelen tijdens gebruik, zegt Myersdorf. Daarom is het ook vermeldenswaard dat StoreDot in gesprek is om zijn voorgestelde Gigafactory in de VS of Europa te bouwen, die zijn FlashBattery-technologie voor de massamarkt zou commercialiseren en produceren.
We laten de laatste over woorden tegen Myersdorf:"In plaats van te doen wat iedereen doet, namelijk het bereik tussen oplaadbeurten proberen uit te breiden, kiezen we voor een andere benadering, wat een alternatieve manier is om de angst voor het bereik te verminderen die ultrasnel opladen is, dus de ervaring is vergelijkbaar om een conventionele auto bij te tanken zonder de dampen. Er zijn veel dingen die op deze plek moeten vallen om dit te laten gebeuren. Een daarvan is de infrastructuur, zoals John eerder zei, met de netwerkmogelijkheden en kijken hoe dat de massale acceptatie van EV's kan ondersteunen en het laadstation dat minimaal 350 kW moet hebben. Dan zou er een getrapte benadering van opladen moeten zijn, waarbij de prijzen zijn gespreid op basis van verschillende oplaadsnelheden, wat ook zal helpen om de levensduur van de batterij te optimaliseren.
“De echte game changer is als de batterij zelf kan het volledige vermogen – van nul tot 100 procent – in vijf minuten afnemen en dat is waar we naar streven. BP vertelt ons dat volgens gegevens die door Fastned zijn vrijgegeven, het daadwerkelijke zeer hoge opladen slechts een paar minuten plaatsvindt en dan weer recht naar beneden valt om de batterij te beschermen. Met onze technologie is er veel minder weerstand met de materialen, zodat u in een zogenaamde constante stroommodus kunt blijven, waardoor een volledige lading in vijf minuten mogelijk is. Sommige van de grotere spelers laten zien dat ze in een paar jaar 30 minuten volledig kunnen opladen, dus wat StoreDot heeft bereikt, is een sprong voorwaarts in termen van de mogelijkheden van de industrie."
