Fluor zamiast litu
Zespół naukowców Toyota Motor Corporation i Uniwersytetu w Kioto zrobił duży postęp w pracach nad nową technologią baterii. Nowa bateria fluorkowo-jonowa (FIB) może mieścić nawet siedem razy więcej energii w jednostce masy ogniwa w porównaniu do aktualnych baterii litowo-jonowych. Zespół opracował umożliwiający wielokrotne ładowanie prototyp wykorzystujący ujemnie naładowane jony fluoru. Do jego produkcji na tym etapie rozwoju wykorzystywane są obok fluoru także miedź i kobalt, które tworzą anodę, oraz lantan, który stanowi główny składnik katody. W prototypie zastosowano stały elektrolit, który ma tę zaletę, że oparte na nim ogniwa nie są łatwopalne, dlatego nie wymagają zaawansowanego systemu chłodzącego.
Obecnie używane baterie litowo-jonowe wprowadziły rewolucję do motoryzacji oraz urządzeń codziennego użytku i już dziś niektóre samochody elektryczne mogą osiągać 600 km zasięgu. Jednak eksperci zdają sobie sprawę, że najnowsze ogniwa tego typu są już bliskie osiągnięcia maksimum gęstości energii, dlatego dalszy rozwój magazynów energii wymaga nowych rozwiązań.
Choć japońscy naukowcy opracowali działający prototyp, nadal jest to wczesny etap prac nad akumulatorami fluorkowo-jonowymi. Eksperci przewidują, że na wprowadzenie baterii opartych na fluorze do masowej produkcji potrzeba jeszcze przynajmniej dekady. Największym wyzwaniem, jakie ta technologia stawia przed producentami, jest to, że ogniwa fluorkowo-jonowe do pracy wymagają wysokich temperatur, co nie sprawdzi się w urządzeniach codziennego użytku. Co więcej, wysoka temperatura stałego elektrolitu przyspiesza zużycie elektrod. Problem ten udało się już jednak częściowo rozwiązać zespołowi naukowców Hondy, California Institute of Technology i NASA Jet Propulsion Laboratory, którzy zbudowali ogniwa FIB zdolne do pracy w temperaturze pokojowej.
Toyota elektryfikuje całą gamę modelową
W 2020 roku Toyota na dobre weszła na rynek samochodów elektrycznych. Na wybranych rynkach Europy zadebiutował elektryczny PROACE, zaś w Chinach crossovery C-HR i Izoa. W tym roku do sprzedaży trafi także Lexus UX 300e o zasięgu 300 km wg WLTP. Do 2025 roku Toyota planuje wprowadzić na rynek łącznie 10 elektrycznych modeli, w tym 6 globalnych. Co więcej, za 5 lat każdy model Toyoty będzie dostępny w przynajmniej jednej zelektryfikowanej wersji - czy to będzie auto hybrydowe (HEV), hybryda plug-in (PHEV), samochód elektryczny na baterie (BEV) czy też auto elektryczne na ogniwa paliwowe tankowane wodorem (FCEV).
Bateria ze stałym elektrolitem na rynku w 2025 roku
W 2025 roku ma także zadebiutować nowa generacja samochodów z bateriami litowo-jonowymi ze stałym elektrolitem, nad którymi Toyota pracuje wspólnie z Panasonikiem. Pierwszy samochód koncepcyjny wyposażony w tę przełomową baterię miał zostać pokazany w tym roku podczas Igrzysk Olimpijskich w Tokio, jednak w związku z pandemią i przeniesieniem Igrzysk na przyszły rok prezentacja tego samochodu jeszcze się nie odbyła.
Toyota zapewnia, że jej bateria litowo-jonowa ze stałym elektrolitem będzie miała dwukrotnie większą gęstość energii od obecnie stosowanych odmian z elektrolitem płynnym, a czas jej ładowania skróci się do kilkunastu minut. Większa wydajność pozwoli zmniejszyć masę i objętość akumulatorów w samochodach lub zwiększyć ich moc i zasięg, a przy tym oszczędniej gospodarować cennymi surowcami. Bateria tego rodzaju może efektywnie pracować w większym zakresie temperatur, co dodatkowo obniża koszty produkcji przez ograniczenie wydatków na system chłodzenia i podgrzewania.
Technologia hybrydowa przeniesiona do elektryków
Toyota długo nie interesowała się rynkiem aut elektrycznych na baterie, stawiając na pełne hybrydy nieładowane z sieci, a w dłuższej perspektywie na auta elektryczne na wodór (FCEV). Kiedy jednak postanowiła włączyć BEV-y do swojej strategii elektryfikacji, zrobiła to niemal z dnia na dzień. Japońska marka skorzystała z ponad dwudziestoletniego doświadczenia w produkcji hybryd, które rozwija od lat 90. i obecnie sprzedaje auta z napędem czwartej generacji.
Wiele elementów napędu hybrydowego Toyota po prostu przeniosła do samochodów elektrycznych. Chodzi oczywiście o silniki elektryczne i baterie, ale przede wszystkim o jednostkę sterującą PCU z konwerterem - urządzenie, które obok przekładni planetarnej stanowi klucz do sukcesu hybryd Toyoty. Pozwala bowiem stosować mocne silniki elektryczne przy akumulatorach o kilkakrotnie mniejszej mocy, a co za tym idzie - również wielkości i pojemności. To przekłada się na możliwość maksymalnie efektywnego wykorzystania kompaktowego akumulatora oraz zastosowania lekkiej instalacji elektrycznej, a co za tym idzie na mniejszą masę i objętość układu hybrydowego i kilkakrotnie mniejsze wykorzystanie surowców na jeden samochód.
