Vooruitgang in de autonomie van elektrische voertuigen

Opmerkelijke vooruitgang van 2010 tot 2020

Sinds de introductie van elektrische voertuigen op de markt heeft de levensduur van de batterij altijd aandacht en controverses getrokken. Hoe hebben fabrikanten dit probleem aangepakt en welke vooruitgang is er de afgelopen tien jaar geboekt?

Autonomie van elektrische voertuigen: een rem op de massamarkt?

In 2019 noemde 63% van de respondenten van de Argus Energy-barometer de actieradius als de belangrijkste belemmering voor de overstap naar elektrische voertuigen. Automobilisten staan ​​er echt huiverig voor om hun auto meerdere keren op te laden om lange afstanden af ​​te leggen. Kan de ontwikkeling van een openbare tolinfrastructuur deze bezorgdheid wegnemen? Snelle terminals, die steeds vaker aanwezig zijn op rustplaatsen langs de snelweg, zorgen ervoor dat ze voor de meeste modellen in minder dan 45 minuten op volle capaciteit kunnen worden hersteld. Fans van de warmtemotor zullen zich niet herinneren dat deze duur veel langer blijft dan die van volle benzine.

Ook al kan de versnelde uitrol van laadstations sommige automobilisten geruststellen, de verwachtingen blijven gericht op de autonomie zelf.

Hulp nodig om aan de slag te gaan?

Het vergroten van de gemiddelde autonomie

Volgens de Global Electric Vehicles Outlook 2021 van het Internationaal Energieagentschap is de autonomie van elektrische voertuigen sinds hun introductie op de markt blijven verbeteren. Zo zijn we van een geclaimde gemiddelde autonomie van 211 kilometer in 2015 naar 338 kilometer in 2020 gegaan. Hier zijn de details van de afgelopen zes jaar:

• 2015: 211 kilometer
• 2016: 233 kilometer
• 2017: 267 kilometer
• 2018: 304 kilometer
• 2019: 336 kilometer
• 2020: 338 kilometer

Als de waargenomen vooruitgang over de eerste vijf jaar bemoedigend is, zou men verbaasd kunnen zijn over de stagnatie tussen 2019 en 2020. In feite is deze bescheidener groei te danken aan de introductie van nog compactere modellen op de markt. Ze zijn ontworpen voor gebruik in de stad, hebben kleinere batterijen en zijn daarom minder duurzaam.

Auto-autonomie van vlaggenschipmerken in ontwikkeling

Automobilisten die op zoek zijn naar meer autonomie kunnen er dus zeker van zijn dat fabrikanten voertuigen blijven verbeteren die lange afstanden kunnen afleggen, zoals sedans of SUV's. Om dit te begrijpen, analyseert u eenvoudigweg de batterijcapaciteit van een bepaalde auto door de evolutie van model na model te bekijken. De Tesla Model S, die sinds 2012 te koop is, heeft zijn autonomie voortdurend zien toenemen:

• 2012: 426 kilometer
• 2015: 424 kilometer
• 2016: 507 kilometer
• 2018: 539 kilometer
• 2020: 647 kilometer
• 2021: 663 kilometer

Deze regelmatige toename werd op verschillende manieren verkregen. Palo Alto heeft met name steeds grotere accu's gemaakt en tegelijkertijd de besturingssoftware van de Model S verbeterd. Deze wordt voortdurend bijgewerkt om de auto efficiënter te maken en de accucapaciteit te optimaliseren.

Ambitieuze kortetermijndoelen

Om de autonomie van elektrische voertuigen verder te vergroten, worden momenteel verschillende wegen verkend. Onderzoekers proberen batterijen nog efficiënter te maken, omdat fabrikanten proberen 'elektrisch te denken' bij de ontwikkeling van voertuigchassis.

Nieuwe Stellantis-platforms ontworpen voor elektrische motorisering

De Stellantis Group, een grote speler op de automarkt, wil zijn assortiment elektrische voertuigen ontwikkelen. Vanaf 2023 zullen de 14 merken van de groep (waaronder Citroën, Opel, Fiat, Dodge en Jeep) voertuigen aanbieden die zijn gebouwd op een chassis dat is ontworpen als puur elektrische platforms. Dit is een echte evolutie in een tijd waarin de meeste elektrische voertuigen chassis-equivalente thermische modellen gebruiken.

Stellantis wil vooral reageren op pechalarmen, die belangrijk blijven voor EV-rijders. Daarom hebben de ontwikkelaars vier platforms geïntroduceerd die speciaal voor deze specifieke engine zijn bedoeld:

• Klein: Het zal gereserveerd worden voor stads- en multifunctionele voertuigen zoals de Peugeot e-208 of Fiat 500. Dit platform belooft een actieradius van 500 kilometer.
• Medium: dit platform zal worden gemonteerd op langere voertuigen van het sedan-type. Geschikte batterijen zorgen voor een bereik van 700 tot 800 kilometer.
• Groot: Dit platform zal worden ontworpen voor SUV's met een geclaimde actieradius van 500 kilometer.
• Frame: Het vierde platform zal volledig gereserveerd zijn voor bedrijfsvoertuigen.

Het doel van deze standaardisatie is om de kosten van elektrificatie gedeeltelijk te compenseren. Naast het vergroten van het aanbod hoopt Stellantis ook meer betaalbare EV-modellen aan te bieden. Deze aanpak is merkbaar voor automobilisten: in Frankrijk worden de hogere kosten voor het kopen van elektrische voertuigen nog steeds gedeeltelijk gecompenseerd door de conversietoeslag, maar dit zal in de toekomst waarschijnlijk afnemen.

800 kilometer autonomie in 2025?

Samsung en solid-state batterij

Volgens de fabrikanten zal de autonomie van een opgeladen accu zeer binnenkort gelijk zijn aan de autonomie van een volle tank! Onderzoekers die met het merk Samsung werkten, introduceerden in maart 2020 een nieuw concept voor vaste elektrolytbatterijen. Momenteel werken de lithium-ionbatterijen die in de meeste elektrische voertuigen worden aangetroffen met vloeibare elektrolyten of in gelvorm; overstappen op vaste elektrolytbatterijen betekent een hogere energiedichtheid en sneller opladen.

Met een capaciteit die twee keer zo groot is als die van traditionele batterijen, zal deze innovatie van Samsung elektrische voertuigen in staat stellen tot 800 kilometer af te leggen. De levensduur van de batterij is een ander verkoopargument voor deze batterij, aangezien deze meer dan 1000 keer kan worden opgeladen. Het blijft nodig om de productiecursus te doorlopen ... Als het Samsung-prototype veelbelovend is, zegt tot nu toe niets dat fabrikanten er hun toevlucht toe zullen nemen!

SK Innovatie en ultrasnel opladen

Een ander Zuid-Koreaans bedrijf dat 800 km autonomie nastreeft, is SK Innovation. De groep kondigde aan dat ze werken aan een nieuwe, autonomere, hoge-intensieve nikkel-gebaseerde batterij, terwijl ze de oplaadtijd op de snelle terminal terugbrengen tot 20 minuten! SK Innovation, al leverancier van Kia, wil zich verder ontwikkelen en bouwt meerdere fabrieken in Georgië. Het uiteindelijke doel is om Ford en Volkswagen uit te rusten met in de VS gebouwde elektrische voertuigen.

Op een afstand van 2000 kilometer?

Wat een paar jaar geleden misschien doorging voor sciencefiction, kan snel een tastbare realiteit worden. Een groep Duitse en Nederlandse wetenschappers die respectievelijk voor Fraunhofer en SoLayTec werken, hebben een gepatenteerd proces ontwikkeld genaamd Spatial Atom Layer Deposition.

(SALD). Geen verandering in de chemie hier, zoals het geval is bij de Zuid-Koreanen Samsung en SK Innovation. Op het gebied van batterijtechnologie is vooruitgang geboekt. De onderzoekers kwamen op het idee om het actieve materiaal van de elektroden aan te brengen in de vorm van een laag van enkele nanometers dik. Omdat de verzameling van lithiumionen alleen aan het oppervlak plaatsvindt, zijn er geen dikkere elektroden nodig.

Daarom maakt het SALD-proces het mogelijk om voor een gelijk volume of gewicht drie belangrijke elementen te optimaliseren:

• effectief elektrodegebied
• hun vermogen om elektriciteit op te slaan
• laadsnelheid

Voertuigen die zijn uitgerust met een SALD-batterij kunnen dus drie keer de actieradius bereiken van de krachtigste modellen die momenteel op de markt zijn. De herlaadsnelheid kan vijf keer worden verhoogd! Frank Verhage, CEO van SALD, opgericht om deze innovatie op de markt te brengen, spreekt van een actieradius van 1000 kilometer voor stadsauto's en tot 2000 kilometer voor sedans. De leider wil geen theoretisch autonomierecord vestigen, maar hoopt automobilisten gerust te stellen. Zelfs sportief rijdende automobilisten kunnen na 20 kilometer nog 30 tot 1000% vermogen hebben, zegt hij.

Nog een goed nieuws is dat het SALD-proces compatibel is met de verschillende chemie van bestaande cellen:

• NCA (nikkel, kobalt, aluminium)
• NMC (nikkel, mangaan, kobalt)
• vaste elektrolytbatterijen

We kunnen er zeker van zijn dat deze technologie de prototypefase al voorbij is, terwijl SALD al zegt dat er gesprekken over zijn met sommige autofabrikanten.