Fordonsindustrins framtida utmaningar: Batterianvändning ur ett fordonsperspektiv Göran Lindbergh, KTH och SHC Batterifondsprogrammet, 6 april 2016
SHC Swedish Electric and Hybrid Vehicle Centre SHC is a national centre of excellence for research and development of electric and hybrid vehicles. It is an arena where Sweden s automotive industry, universities and government agencies meet and collaborate to generate new technology, insights and competence for the future.
Tesla Model 3 är XEV lösningen? Photo: Stumpf Studio
Antal artiklar om nya fordon i New York Times Källa: UC Davis och SFU
Utmaning #1 Marknad och omvärld Beslut och intressen i samhället Individers val Omvärldsförändringar
Water consumption Source: California Fuel Cell Partnership
Utmaning #2 Miljönytta Resursanvändning Emissioner inte bara från avgasröret Livscykelanalyser Återvinning
Rechargeable battery technologies LG INR18650MJI ; 3.5Ah ; 736 Wh/l SONY US186500VC7 ; 3.5Ah ; 264 Wh/kg Tim e But compare with: octane 13 000 Wh/kg, hydrogen gas 39 400 Wh/kg
last years, the increase in energy density (volumetrically and gravimetrically) was relatively small [1]. A comparison of Hur långt kan vi komma med batterier? different battery technologies with respect to their energy densities is shown in Figure 1. unit. In this proc to a change in (Co 3+/4+, Fe 2+/3 However, since from stability iss of the theoretical being an excep formula unit can trode reaction fo The amount of c therefore limited and i ntercal ati 120 180 mah/g (372 mah/g), the current Li-ion tec Beilstein J. Nanotechnol. 2015, 6, 1016 1055.
2015 Toyota Mirai Fuel Cell Sedan Range: About 650 km FC Stack: Power: 114 kw Power density: 3.1 kw/l Battery: 1.6 kwh Nickelmetal hydride Hydrogen tank: Energy density: 5.7 wt% http://commons.wikimedia.org/wiki/file:toyota_mirai_trimmed.jpg
Finding the right applications for batteries and fuel cells Volume, weight or cost of system Battery Fuel Cell (or ICE) Electricity Renewable fuel Energy / kwh
Cell Pack Cell Pack Cell Pack $ / kwh $ / kwh ST Al, Battery price LIB cell in average 2011 cost $/kwh (EV design ; NMC cathode) 1600 LI-ION BATTERY COST 2011-2020 Prisutveckling batterier 400 LI-ION BATTERY PACK COST FOR EV 700, e c 1200 e worldwide Battery market 2011-2025 1000 in) 1400 800 600 BATTERIES 2012 ctober 24-26, 2012 400 Nice, FRANCE 200 Christophe PILLOT + 33 1 47 78 46 00.pillot@avicenne.com 0 LIB 18650 cell 350 300 250 200 150 100 50 0 LIB EV LIB pack LIB HEV 2011 2015 2020 Cell for EV cell LIB pack for HEV Margin Overheads Sales & Adm R&D Energy, utilities Direct labor Depreciation Others Separator Electrolyte Anode cost Cathode cost Avicenne Energy 28 600 500 400 300 200 100 0 2011* 2015* 2020* * For Production > 100 000 packs/year Pack Cost Cell Manufacturing Other Materials Electrolyte Separator Anode Cathode 29
Utmaning #3 Batteriegenskaper Kapacitet Effekt Kostnad Andra bränslealternativ vätgas, biobränslen,
Internal Temperatures Internal Temperatures at 724 s Max/Min Jelly Roll Temperatures
Model Validation Potential vs. time Temperature vs. time
Utmaning #4 Snabb batteriutveckling Mödosamma tester och karakterisering Parametrisering av modeller Hur mycket av kunskapen är generell?
Ojämn åldring i stora celler Post-mortem-analysis of a grafite//lifepo 4 cell EIS - Electrodes + Graphite LiFePO 4 skin EC characterisation SEM /EDX core
Resultat Små skillnader i laddström har stor effekt Sudden Death 3 C laddning (12 min / 60%) 4 C laddning (9 min / 60%) Energirelaterad fordonsforskning 2016 Jens Groot, Volvo GTT - ATR
Utmaning #5 Förutsägbarhet Laddningstillstånd State-of-Charge och hälsotillstånd State-of-Health Åldring Prediktering av beteende från sekunder till år framåt
Så vad behöver göras? Rättvisande analyser av totalkostnader och miljöeffekter för kloka vägval och identifiering av begränsningar Återvinning cirkulär ekonomi Utveckla kemi och koncept för kommande batterigenerationer bättre, billigare, Bränsleceller komplement till batterier Åldring från kvalitativ till kvantitativ förståelse Matematiska modeller med prediktiv förmåga för analys och styrning Testa mindre och förstå mer även dra nytta av data som genereras ombord på fordon Kompetens och utbildning strukturomvandling av transportsektorn