Elektromobiliams skirtų baterijų kūrimo lenktynėse dažniausiai kalbama apie vieną skaičių – nuvažiuojamą atstumą. Gamintojai varžosi, kas pasiūlys didesnį energijos tankį, mažesnę masę ir ilgesnį nuvažiuojamą atstumą. Tačiau „Toshiba“ pasirinko kitą kryptį.
Naujoji SCiB-Nb baterija pirmiausia taiko į tuos automobilius ir transporto priemones, kuriems svarbiausia ne maksimali rida, o greitas įkrovimas, ilgaamžiškumas ir patikimumas.
Japonijos bendrovė pradėjo gaminti SCiB-Nb celes, kurių anode vietoje įprasto grafito naudojamas niobio titano oksidas. Tokia sudėtis turėtų sujungti tai, kuo garsėjo ankstesnės „Toshiba“ ličio titanato baterijos – greitą įkrovimą ir atsparumą degradacijai, su gerokai didesniu energijos tankiu.
Kodėl grafitas turi ribas
Dauguma šiandien naudojamų ličio jonų baterijų anoduose naudoja grafitą. Tai galioja tiek NMC, tiek LFP tipo baterijoms. Grafitas leidžia pasiekti gerą energijos tankį, todėl ši technologija tapo elektromobilių pramonės standartu.
Tačiau labai greitas įkrovimas grafitinėms baterijoms kelia iššūkių. Esant tam tikroms sąlygoms, ant anodo paviršiaus gali formuotis metalinio ličio sankaupos. Šis reiškinys, vadinamas ličio nusėdimu, spartina baterijos senėjimą ir ilgainiui gali didinti vidinio trumpojo jungimo riziką.
„Toshiba“ teigia, kad niobio titano oksido anodas šią problemą iš esmės sumažina. Dėl to baterija gali būti dažnai kraunama didesne galia, neprarandant ilgaamžiškumo taip greitai, kaip tai nutiktų daliai įprastų ličio jonų baterijų.
80 proc. per 10 minučių
Vienas svarbiausių SCiB-Nb rodiklių – 5C greitojo įkrovimo galimybė. Paprastai tariant, tai reiškia labai didelę įkrovimo galią, o „Toshiba“ nurodo, kad bateriją iki 80 proc. galima papildyti per maždaug 10 minučių.
Dar svarbesnis skaičius – numatoma ciklų trukmė. Gamintojo duomenimis, net ir dažnai greitai kraunama SCiB-Nb baterija gali atlaikyti apie 15 tūkst. ciklų. Tai labai didelis rodiklis, nes įprastų elektromobilių baterijų gyvavimo trukmė paprastai skaičiuojama gerokai mažesniu pilnų įkrovimo ir iškrovimo ciklų skaičiumi.
Lengvajam automobiliui tokia atsarga daugeliu atvejų būtų perteklinė – baterija greičiausiai tarnautų ilgiau nei pats automobilis. Tačiau autobusams, sunkvežimiams, specialiajai technikai ar stacionariems kaupikliams ilgaamžiškumas gali būti svarbesnis už papildomus keliasdešimt kilometrų ridos.
Energijos tankis – artimas LFP baterijoms
Ankstesnės itin greitai įkraunamos ličio titanato baterijos turėjo aiškų trūkumą – mažą energijos tankį. Jos buvo patvarios ir saugios, tačiau tam pačiam energijos kiekiui reikėjo daugiau vietos ir masės.
SCiB-Nb šį trūkumą turėtų sumažinti. „Toshiba“ nurodo, kad naujoji celė pasiekia 350 Wh/l energijos tankį ir 130 Wh/kg masinį energijos tankį. Tai nėra lygis, kuriuo galėtų pasigirti pažangiausios NMC baterijos, tačiau jis jau priartėja prie dalies LFP baterijų.
„Toshiba“ pirmiausia mato šios baterijos potencialą komerciniame transporte. Elektrinis miesto autobusas ar maršrutinis sunkvežimis dažnai važiuoja nuspėjamu maršrutu, turi aiškius sustojimo taškus ir gali būti įkraunamas trumpomis pertraukomis.
Tokiu atveju nebūtina vežtis labai didelės baterijos. Jei transporto priemonė gali greitai pasipildyti energijos galinėje stotelėje, logistikos centre ar gamyklos teritorijoje, pakanka sumontuoti mažesnę bateriją. Tai mažina masę, gali sumažinti kainą ir leidžia efektyviau išnaudoti transporto priemonę.
Dar vienas privalumas – ilgaamžiškumas. Komerciniame transporte baterijos keitimas nėra vien techninis klausimas. Tai prastovos, papildomos investicijos ir didesnės bendros eksploatavimo išlaidos. Jei baterija gali atlaikyti didelį įkrovimo ciklų skaičių, ji gali tapti ekonomiškai patraukli net tada, jei pati technologija iš pradžių kainuoja daugiau.