I den tidigare artikeln jämförde vi energitätheten för många batteripaket som används av populära elbilar. De flesta batterier var antingen NCM 523 eller NCM 622 och hade i genomsnitt en gravimetrisk energitäthet mellan 140 och 150 Wh/kg, vilket är en besvikelse med tanke på att det är mycket mindre än vad vi får på cellnivå (230-250 Wh/kg).
Den dåliga gravimetriska energitätheten hos nuvarande EV-batterier kan förklaras av onödig komplexitet och i den här artikeln kommer vi att se en enkel lösning för att göra batteripaket enklare, säkrare, billigare och mer energitäta.
Först, för att ge dig lite sammanhang, ska vi se var vi är nu.
För närvarande är batteripaket som matryoshka-dockor, inuti dem har vi moduler och inuti modulerna har vi det viktiga som lagrar energi, battericellerna. Det betyder att vikten på battericellerna endast representerar en del av batteriernas totala vikt.
Låt oss se några exempel på GCTPR (gravimetrisk cell-to-pack ratio) för att bättre förstå hur ineffektiva batteripaket är viktmässigt.
Renault ZOE (gammalt ZE 40-batteri)
Detta batteri väger 305 kg, varav 185 kg (61 %) kommer från cellerna. Resten 120 kg (39 %) av vikten kommer från metallhöljen, kablar, BMS (Battery Management System) och TMS (Thermal Management System).
Renault ZOE (nytt ZE 50-batteri)
Detta batteri väger 326 kg, varav 206 kg (63 %) kommer från cellerna. Resten 120 kg (37 %) av vikten kommer från metallhöljen, kablar, BMS (Battery Management System) och TMS (Thermal Management System).
Nissan LEAF (40 kWh batteri)
Detta batteri väger 303 kg, varav 175 kg (58 %) kommer från cellerna. Resten 128 kg (42 %) av vikten kommer från metallhöljen, kablage, BMS (Battery Management System) och TMS (Thermal Management System).
Nissan LEAF (62 kWh batteri)
Detta batteri väger 410 kg (uppskattning) varav 263 kg (64 %) kommer från cellerna. Resten 147 kg (36 %) av vikten kommer från metallhöljen, kablar, BMS (Battery Management System) och TMS (Thermal Management System).
BMW i3 (94 Ah batteri)
Detta batteri väger 256 kg, varav 193 kg (75 %) kommer från cellerna. Resten 63 kg (25 %) av vikten kommer från metallhöljen, kablar, BMS (Battery Management System) och TMS (Thermal Management System).
BMW i3 (120 Ah batteri)
Detta batteri väger 278 kg, varav 215 kg (77 %) är från cellerna. Resten 63 kg (23 %) av vikten kommer från metallhöljen, kablage, BMS (Battery Management System) och TMS (Thermal Management System).
Som jag nämnt många gånger tidigare, är BMW i3:s batteri överlägset mitt favorit EV-batteri.
Här är anledningen:
BMW i3 batteriinteriör
Batteripaketet i BMW i3 har den högsta GCTPR (gravimetrisk cell-to-pack ratio) av vanliga elbilsbatterier på grund av sin enkelhet. Få stora prismatiska celler, alla anslutna i serie kräver mindre kablage och höljen för moduler.
En GCTPR på 77 % är mycket bra för ett konventionellt batteri, men det kan bli ännu bättre med CTP-tekniken (cell-to-pack).
Med CTP-tekniken istället för att ha battericeller inuti moduler, sedan moduler inuti batteripaket, tar vi bort moduler helt och hållet. Vi slutar med långa prismatiska battericeller kopplade i serie som sätts i en array och sedan sätts in i ett batteripaket, vilket gör det så enkelt som det kan bli.
Olika kinesiska battericellstillverkare som BYD, CATL och SVOLT har redan sina egna versioner av CTP-batteripaket.
BYD
BYD Blade-batteri med CTP-teknik
Enkelheten hos BYD Blade Battery är synlig på bilden ovan. Föreställ dig hur enkelt det är att montera eller byta ut celler i detta batteripaket. BYD säger att detta batteri har minst 100 celler (alla anslutna i serie).
Dessutom, med CTP-teknik uppnår batteripaket tillverkade med koboltfria LFP/LFMP-celler energitäthetsnivåer på cirka 140-160 Wh/kg, vilket motsvarar vad vi för närvarande får med EV-batterier tillverkade med dyrare och mindre säkra NCM 523 och NCM 622-celler.
CTP är bara ytterligare ett tekniskt genombrott som hjälper återkomsten av LFP-battericeller till elbilar. Jag tror att det nu inte råder någon tvekan om att LFP/LFMP-battericeller kommer att spela en viktig roll i massifieringen av elbilar.
BYD Blade Battery highlights:
Det betyder att i BYD Blade Battery representerar battericeller 62,4 % av volymen och 84,5 % av vikten. Vanliga batteripaket tillverkade med moduler har i genomsnitt en VCTPR på 40 % och en GCTPR på 60 %.
BYD avslöjar det volymetriska och gravimetriska cell-till-pack-förhållandet för de nya batteripaketen
Ändå handlar BYD Blade Battery inte bara om att öka energitätheten hos batteripaket. När det gäller säkerheten är detta batteri svårt att slå. Inte bara LFP/LFMP-kemierna är extremt säkra i sig själva, den långa rektangulära formen på cellerna ger en stor kylarea och minskar förmågan att generera värme under en kortslutning.
Spikpenetrationstest av BYD av olika battericeller
Dessutom, det som verkligen är intressant är att vi inte behöver vänta i flera år för att se den här tekniken implementeras. Den kommande elbilen BYD Han EV kommer i juni och kommer att vara utrustad med ett BYD-bladbatteri.
Han EV, BYD:s flaggskepp sedanmodell som planeras för lansering i juni, kommer att vara utrustad med Blade Battery. Den nya modellen kommer att leda märkets Dynasty Family, med en räckvidd på 605 kilometer och en acceleration på 0 till 100 km/h på bara 3,9 sekunder.
BYD Han EV är en riktigt intressant elbil, räckvidden på 605 km i NEDC bör översättas till cirka 450 km (280 miles) i den mer realistiska WLTP-testcykeln.
BYD Han EV med CTP-batteriteknik
Även om BYD:s elbilar inte är särskilt populära utanför sin hemmamarknad i Kina ännu, är BYD:s elbussar redan extremt populära över hela världen och dessa elfordon kommer förmodligen att få CTP-batterier på vägen.
BYD:s energitäthetsmål :140-160 Wh/kg för koboltfria LFP/LFMP-kemier
CATL
CATL CTP-teknik
Medan BYD är mer fokuserat på koboltfria LFP/LFMP-batterier, arbetar CATL på två fronter och vill tillämpa CTP-tekniken inte bara på koboltfria LFP/LFMP-batterier, utan även på mer energitäta NCM-batterier.
CATL producerar redan CTP-batteripaket åt den kinesiska biltillverkaren BAIC.
BAIC EU5 EV med CTP batteriteknik från CATL
CATL:s energitäthetsmål :145-160 Wh/kg för koboltfria LFP/LFMP-kemier och 200 Wh/kg för NCM-kemi
SVOLT
SVOLT CTP-teknik
SVOLT är fokuserat på att tillämpa CTP-teknik på mer energitäta NCMA-batterier. Tyvärr finns det inte mycket information tillgänglig om det.
SVOLT:s energitäthetsmål :över 200 Wh/kg för NCMA-kemi
Sammanfattningsvis.
Det är bara en tidsfråga innan CTP blir den vanliga tekniken för att bygga enklare, säkrare, billigare och mer energitäta batteripaket. Dessutom behöver vi inte vänta flera år på att få koboltfria batteripaket med anständig energitäthet som är extremt säkra och billiga. BYD Blade Battery är verkligen imponerande. Warren Buffett har skäl att vara riktigt glad över sin satsning på BYD för flera år sedan.
Dessutom är kWh-kostnaden för koboltfria LFP/LFMP-batterier cirka 20 % billigare än batterier med hög nickelhalt som NCM 811. Trots det, även utan LFP/LFMP-battericeller har Volkswagen redan kWh-kostnaden under 100 euro, vilket bevisar att biltillverkare skulle kunna göra elbilar med anständig räckvidd överkomliga just nu om de var intresserade av att sälja dem.
Vägkarta för batterikostnader från Volkswagen
Hur som helst, jag är verkligen intresserad av att veta mer om SVOLT och CATL:s implementeringar av CTP-tekniken. För tillfället har vi mer information om BYDs egen version av CTP.
Dessutom undrar jag också hur lång tid det kommer att ta för koreanska battericellstillverkare att inse vikten av koboltfria batterier och börja producera dem. Just nu är kinesiska företag som BYD och CATL de obestridda experterna på dessa kemier. Det skulle dock vara fantastiskt att se LG Chem och Samsung SDI arbeta för att förbättra LFMP-kemin.
Slutligen är jag mycket optimistisk och förväntar mig att inom en snar framtid (ett eller två år) kommer de flesta elbilar att finnas tillgängliga med LFMP (optimized for cost) och NCMA (optimized for range) batteripaket tillverkade med enkel CTP-teknik.
