BP är en av världens sju supermajors i olja och gas – och även om de har nästan 20 miljoner fat olja i sina reserver och 63 000 kvadratkilometer av ny prospektering, kräver världen fortfarande mer energi. Men saker och ting är lite annorlunda än när upptäcktsresanden George Reynolds först började borra efter olja i början av 1900-talet, människor efterfrågar energi som är renare och bättre, och BP blickar mot framtiden eftersom det siktar på att göra djärva förändringar i hur det mobiliserar bilisten.
John Salkeld (bilden nedan), Technology Director för BP:s Advanced Mobility Unit (AMU), säger att det finns en seismisk förändring i hur människor och varor reser runt i världen och att det kommer från tre stora förare:teknik (elfordon, batterier och stordatabehandling); konsumenter (som snabbt ändrar åsikter och anammar delad mobilitet, on-demand-tjänster och bekvämlighet med pekskärm); och städer (som försöker hålla människor i rörelse samtidigt som de hanterar trängsel och föroreningar).
Alla dessa faktorer driver en annan framtid, och kärnan i det är att elfordon spelar en otroligt viktig roll i allt detta. När biltillverkarna erbjuder allmänheten fler valmöjligheter och laddningsinfrastrukturen förbättras, kommer människor att börja gå över till nollutsläppsbilar, och det innebär i slutändan mindre efterfrågan på olja. Det finns för närvarande bara fem miljoner elbilar i världen, men utifrån nuvarande trender tror BP själva att siffran år 2040 kan vara så hög som 350 miljoner. Att kunna ladda en bil så fort som du kan fylla bensin och diesel kommer dock att vara avgörande för massadoption, säger Salkeld.
När vi idag tänker på ultrasnabbladdning så kan man nå 100 miles räckvidd på 10 minuter, vilket motsvarar en laddningshastighet på 150kW – och för det ändamålet lanserade BP sin första ultrasnabbladdningsstation i Tyskland (som för övrigt kan uppgraderas till 320kW). Förra året förvärvade de Chargemaster, Storbritanniens största elbilladdarnätverk, och i slutet av året ska 100 Ultracharge 150kW-laddare installeras vid 50 BP-förgårdar, och 400 av enheterna kommer att finnas på bensinstationer i slutet av 2021. Och det är goda nyheter, med tanke på BP:s resultat från en studie som de gjorde med National Grid i Storbritannien, där bara 50 ultrasnabba laddningsstationer placerade på strategiska platser i Storbritannien skulle innebära att 95 procent av befolkningen skulle vara inom en kort bilresa från en laddstation.
Men enligt BP:s eget erkännande kommer det att krävas mycket hårt arbete för att göra ultrasnabbladdning till verklighet, först när det gäller att hjälpa konsumenterna att förstå vad det handlar om, men också påverkan på infrastrukturen. Om det inte finns något sätt för konsumenterna att ladda hemma måste de hitta en laddningsplats någon annanstans som är bekväm och för dem som reser långa sträckor för att arbeta eller besöka familj och vänner kommer destinationsladdning att vara nyckeln, likaså för kommersiella chaufförer, för vilka varje timme bilen går åt att ladda, förlorar pengar på dem.
”Vi kommer att behöva förstärka nätet för att tillåta någon form av massladdning hemma eller på en förgård, men vi behöver också själva bilarna. Den snabbast laddade produktionsbilen för tillfället är en Model 3 som kan laddas vid 200 kW, nästa år kommer vi att se Porsche Taycan med 350 kW-kapacitet [som lägger till mer än 60 miles räckvidd på fyra minuter] men dessa är fortfarande premiumfordon och vi kommer inte att vila förrän den kapaciteten är tillgänglig för massmarknaden för konsumentfordon”, avslöjar Salkeld.
Förra månaden höll den en konferens med CharIN (en förening vars mål är att utveckla och etablera Combined Charging System DC snabb och ultrasnabb laddning), där de samlade 200 personer från hela världen som involverade alla branschens nyckelspelare inklusive deras konkurrenter , statliga beslutsfattare och stadens myndigheter.
En av grundbultarna för att uppnå ultrasnabb laddning är batteritekniken, och när BP tog den uppfattningen nådde de ut till branschen och Store Dot framstod som ledande inom detta område. Så för 18 månader sedan investerade de 20 miljoner dollar för att hjälpa till med produktionen av dessa batterier, men det går utöver den ekonomiska investeringen. De är väldigt angelägna om att föra tekniken vidare till marknaden och det är därför de har arbetat mycket hårt med StoreDot-teamet för att sätta ihop denna demonstration vid EcoMotion-eventet i Tel Aviv, Israel, där teknikföretaget tog en off -hylla Muvi elektrisk skoter från det spanska företaget Torrot och byt ut cellerna med dess FlashBattery-teknik i ett 7 kg batteripaket.
StoreDot grundades 2012 från Tel Aviv University med idén att de kunde ta nya material som metalloider tillsammans med organiska föreningar för att förändra världen av energilagring och optimera dessa material för ultrasnabb laddning. Hittills har celltillverkaren samlat in totalt 130 miljoner pund från några av branschens största aktörer inklusive Samsung, BP, Daimler och TDK Corporation, så de har hemelektroniksidan av marknaden täckt, och sedan när det gäller bilindustrin, infrastrukturen för fordonet, själva fordonet och tillverkningsmöjligheterna. Det 115 starka teamet (inklusive 35 doktorander) är baserat på dess toppmoderna laboratorium i Herzliya, och inkluderar 30 doktorander och mer än 50 ingenjörer inom det tvärvetenskapliga området organisk kemi, materialvetenskap, fysik och elektrokemi.
StoreDot började med sitt 2,5 amp PD (Power Delivery) standard FlashBattery för smartphones – ett omedelbar laddningsbatteri som kan laddas helt på bara fem minuter. Det är faktiskt kapabelt att leverera upp till 10C, eller 5 amp (och även högre spänning), och uppnå en anmärkningsvärt snabb laddningshastighet som är upp till 100 gånger snabbare än något annat mobilenhetsbatteri, vilket gör att en smartphone blir helt saftig på 60 sekunder, men det skulle kräver en mycket större laddare. Detta 100 watts batteri (liknar en bärbar dator) är bara fem kubiktum så det var en mycket enklare introduktion till marknaden och det kommer att finnas tillgängligt nästa år. Nästa steg är att montera batteriet på telefonen snarare än i powerbanken.
Jag frågar grundaren och VD för StoreDot Dr Doron Myersdorf om snabbladdningen har någon skadlig effekt på FlashBattery. "Vi var tvungna att optimera antalet cykler det skulle göra, så efter 500 laddningscykler kommer batteriet att ta slut till 80 procent och kommer att fortsätta att försämras. Det här är alltid en kompromiss mellan energitäthet och hur många cykler du vill uppnå och vi har samma utmaning med den elektriska skotern som vi siktar på 1000 cykler för, och i en elbil cirka 1500."
På tal om det, det som följde var en ny typ av elbilsbatteri bestående av proprietära organiska föreningar – baserade på de innovativa materialen som används i dess FlashBattery för mobila enheter. StoreDot tror att räckviddsångest är den största barriären i dag för införandet av elbilar, och medan alla säger att det är omöjligt att ladda på samma tid som det tar att stoppa för bensin, har de visat att det är möjligt och de planerar att rulla ut det om några år.
Till skillnad från sina konkurrenter har StoreDot helt omkonstruerat batteriet. Så det är fortfarande litiumjon, mekanismen för att överföra ström från anod till katod, men batterikomponenterna innehåller inte grafit, vilket är det största problemet med snabbladdning och varför Galaxy Note 7 fortsatte att explodera. Det beror på motståndet, värmen och litiumets oförmåga att snabbt diffundera in i det aktiva materialet.
Det aktiva materialet som används i StoreDots FlashBattery är en sats av metalloider (en halvledare), som använder kisel, germanium och tenn. Dessa nanopartiklar är belagda med organiska molekyler. Även om organiska material är bra för miljön använder batteriet fortfarande litium och kobolt, men StoreDot försöker minska mängden kobolt, så de går från något som kallas NMC 622 till NMC 811. Siffrorna hänvisar till förhållandet mellan nickel, mangan och kobolt i katodmaterialet. NMC 811 är den senaste kommersiellt tillgängliga iterationen, som, som förhållandena antyder, har en ökad nickelhalt och mindre mangan och kobolt än sin föregångare, NMC 622.
"Vår andra generation batteri kommer att vara ännu bättre för miljön, men det är fortfarande fem år kvar. Det är utformningen av de elektrokemiska reaktionerna som måste omprövas med miljöfokus och vi har det bästa teamet i världen att ta sig an en sådan uppgift. Men först måste vi lansera den ultrasnabba laddningstekniken för att få dragkraft på marknaden och visa att allt vi gör i labbet är kommersiellt gångbart och visa vissa intäkter, och det kommer att ge oss trovärdigheten att utveckla branschen och uppnå våra ambitioner att producera ett grönare batteri. Våra generations tre batterier kommer inte att ha någon kobolt alls, säger Myersdorf.
Jag frågar Myersdorf om det är ett problem att anskaffa materialen:"Vi utvecklar utrustning för att behandla materialen så att de kommer att vara optimerade för snabbladdning. Så det finns två saker att tänka på:den ena är att minska storleken på varje partikel till att vara nanometrisk, detta tillåter mycket snabb diffusion av jonerna när du laddar, och den andra saken är den organiska beläggningen – dessa är små molekyler av organiskt material att vi syntetiserar på plats, på samma sätt som du skulle göra för att utveckla ett läkemedel eller läkemedel, och de skyddar silikonet. Och så har vi skalan upp där vi sätter ihop allt för att bygga batteriet. Så att få tag på materialen är inte ett problem, det är ett problem att få dem till rätt egenskaper så att det kommer att vara elektrokemiskt optimerat för snabb laddning. Och det är också en del av utmaningen när vi får frågan när detta kommer att finnas tillgängligt för massproduktion. En del av detta är uppbyggnaden av försörjningskedjan och det kommer att ta några år, eftersom du kan köpa materialen men du behöver fortfarande bearbeta dem i stora volymer.
"Vi försöker uppnå ett genombrott i cellens kemi eftersom detta är den begränsande faktorn idag för att försöka uppnå snabbladdning. I ett litiumjonbatteri är elektrolyten de litiumjoner som rör sig från anod till katod eller tvärtom. När detta händer skapar det rörelse av elektroner och det är den elektricitet du får från batteriet. I allmänhet är det du gör att du förbereder vad vi kallar en "slurry", som är den våta delen av processen där du blandar alla material tillsammans, som du sedan lägger på folie för att omvandla all ström, säger Myersdorf (bilden) nedan).
Han fortsätter med att tillägga:"Den sätts sedan in i en ugn för att torka och elektroderna, som är kodade på båda sidor, skärs till ungefär samma storlek som kreditkort. För att göra batteriet staplar vi dem – anod över katod, anod över katod – tills vi uppnår önskad mängd energi för cellen. Cellen förseglas och efter det går den igenom en bildningsprocess som ger cellen dess elektriska egenskaper.”
Sju år på väg har batteriet 14 moduler i serie, var och en med 12 celler och var och en 1 amperetimmar. Total kapacitet är 13 amperetimmar, ungefär 0,75 kwH.
StoreDot arbetar sedan med partners som Armicell för att integrera cellerna i en slutprodukt. Varje cellspänning testas och justeras internt, med lågt internt motstånd för att möjliggöra snabb laddning. StoreDot har också lagt till anti-nedbrytningsmedel i batterikemin för att lösa problemet kring problemen med snabbladdningsbatterier (snabbt slitage av batterier).
Fram tills nu hade de aldrig försökt göra cellen till en produkt och idén att visa sin förmåga att snabbt ladda sitt skoterbatteri på fem minuter kom från BP, så det var med häpen andedräkt som världspressen såg denna övertygande händelse.
Batteriet startade med 15 procents laddning (med 20 kilometers räckvidd), och det placerades i en laddare som hade fläktar för att möjliggöra kylning med laddning. Den kopplades sedan till en liveskärm som visade spänning, temperatur, amperetimmar, procentandel av batteri och tidsförlopp.
Laddningen startade vid 43 volt (urladdningen och pulsladdningen varierar från 40 till 50, vilket är deras cut-off) och en utomhustemperatur på 33 grader (den kan gå upp till 45 grader innan den stängs av) och 130 ampere, vilket är den ideala laddningsströmmen. När de tidigare testade den nådde den aldrig högre utomhustemperaturen än 32 grader, men trots att den klättrade till 37 grader nådde den 5 minuter 10 sekunder senare 100 procent laddning, jämfört med den normala laddningstiden på cirka fyra timmar, vilket gav skotern tillräckligt med juice att gå 70 kilometer. Det är ganska imponerande och är definitivt fördelaktigt när du åker långa resor.
Även om detta motsvarar en liknande laddningshastighet i miles per timme som ett nuvarande Tesla Model S-batteri, är det viktiga att batteritekniken är skalbar, vilket gör det möjligt att ladda mycket större paket, då vi kunde se 350 kW laddningspunkter bli utbredda längs motorvägsnät över hela Europa, vilket gör StoreDots teknik till den saknade pusselbiten är kemin som möjliggör en laddning på hela fem minuter, snarare än bara en påfyllning.
StoreDot planerar tillsammans med BP att släppa ut sina skoterbatterier på marknaden 2021, då de också säger att de kommer att kunna ladda en Daimler och Mercedes-AMG-modell på fem minuter. Bilbatteriet kommer att behöva tio gånger så många kraftceller som skoterbatteriet och ett ännu effektivare sätt att kyla under användning, säger Myersdorf. För detta ändamål är det också värt att notera att StoreDot för samtal om att bygga sin föreslagna Gigafactory i antingen USA eller Europa, som skulle kommersialisera och producera sin FlashBattery-teknologi för massmarknaden.
Vi lämnar det sista. ord till Myersdorf:"Istället för att göra det som alla andra gör som försöker utöka intervallet mellan laddningar, tar vi ett annat tillvägagångssätt som är ett alternativt sätt att mildra räckviddsångesten som är ultrasnabb laddning, så upplevelsen är liknande att tanka en konventionell bil utan ångorna. Det är många saker som måste falla in på denna plats för att detta ska hända. Den ena är infrastrukturen som John sa tidigare, med nätkapaciteten och tittar på hur det kan stödja massantagande av elbilar och laddstationen som behöver ha minst 350 kW effekt. Sedan bör det finnas ett stegvis tillvägagångssätt för laddning med priser fördelade efter olika laddningshastigheter, vilket också kommer att bidra till att optimera batteriets livslängd.
"Den verkliga spelförändringen är om batteriet i sig kan ta hela kraften – noll till 100 procent – på fem minuter och det är vad vi siktar på. BP berättar att enligt data som släppts av Fastned sker den faktiska mycket höga laddningen bara under några minuter och faller sedan rakt ner igen för att skydda batteriet. Med vår teknik blir det mycket mindre motstånd med materialen så att du kan stanna i det som kallas konstantströmsläge vilket möjliggör en full laddning på fem minuter. Några av de större aktörerna visar att de kan uppnå en 30 minuters full laddning på några år, så vad StoreDot har åstadkommit är ett språng när det gäller branschens kapacitet.”
