10 mal höhere Energiedichte als Lithiumbatterie? Porsche entwickelt eine Siliziumanodenbatterie und plant die Massenproduktion -innerhalb von 5 Jahren
Spain's "Public" daily website recently reported that battery production is an important source of carbon emissions in the manufacturing process of electric vehicles, accounting for 25 percent to 40 percent of total emissions. More and more manufacturers are working to reduce emissions in this area, but Porsche wants to go further. The company is developing a battery with better performance and a smaller carbon footprint. Is this a perfect battery?
Porsche werde in den nächsten 10 Jahren rund 1 Milliarde Euro in verschiedene Dekarbonisierungsmaßnahmen investieren, darunter die Reduzierung der Kohlendioxidemissionen seiner Montagewerke, heißt es in dem Bericht. Die Produktion des Porsche Taycan in Zuffenhausen (bei Stuttgart, Deutschland) ist von Anfang an klimaneutral, aber der Bau eines Autos ist viel mehr als die Montage aller Teile am Band.
Batterien sind eine der wichtigsten Emissionsquellen bei der Produktion von Elektrofahrzeugen. In diesem Zusammenhang verbrauchen die zahlreichen Produktionsschritte zur Umwandlung von Rohstoffen wie Nickel und Kobalt in veredelte Produkte, die in Batterien verwendet werden können, enorme Mengen an Energie.
In a recent press conference, Benjamin Pasenberg, head of high-voltage systems at Porsche, said: "Having green energy is very important, especially in battery production, where it takes a lot of energy to heat things." However, using only Green (or low-emissions) energy sources to make batteries are not enough for Porsche (or other manufacturers) to meet their emissions targets. There is also a need to reimagine the battery itself to reduce the pollution that arises from battery manufacturing practices.
Dazu arbeitet Porsche an einer neuen Batterie. Die Batterie soll leistungsstärker sein, sich schneller aufladen und einen geringeren CO2-Fußabdruck haben als aktuelle Batterien. Die eingesetzte Technologie besteht darin, mehr Silizium in der Anode der Batterie zu verwenden als das heute übliche Graphit.
According to Otmar Beecher, head of electric vehicles at Porsche, silicon anodes are 10 times more energy dense. Porsche expects 20 to 25 percent more watt-hours per liter of volume than today's conventional lithium-ion batteries. That is to say, under a certain energy capacity, the battery volume is smaller. The improved energy efficiency of batteries, in turn, means fewer batteries are needed to power the vehicle, which reduces overall weight (and also reduces the space required for the batteries).
Weniger Fahrzeuggewicht bedeutet auch weniger Batterieverbrauch, aber wo bleibt der positive Effekt für die Umwelt? Erstens reduziert das Design dieser neuen Zelle den Materialbedarf für die Zellstruktur (Gehäuse) aus Aluminium im Vergleich zu zylindrischen Zelldesigns. Die Herstellung von Aluminium ist eine der wichtigsten CO2-Emissionsquellen für Automobile. Laut einer aktuellen Studie von Volvo macht Aluminium 30 Prozent der Emissionen aus, die bei der Herstellung moderner Fahrzeugmaterialien entstehen, noch mehr als die Batterie selbst. Daher reduziert die Reduzierung des Aluminiumeinsatzes auch einen großen Teil der Emissionen. Während keine Einzelheiten veröffentlicht wurden, sagte Porsche, dass die Batterie auch schneller aufgeladen werden würde.
Andererseits würde der Kobaltgehalt solcher Batterien reduziert. Es ist heute bekannt, dass Kobalt schwer zu beschaffen, sehr teuer ist und große Auswirkungen auf die Umwelt hat. Kobalt macht derzeit 20 Prozent des Kathodenmaterials der Taycan-Batterie aus, und Porsche hofft, dass seine neue Technologie den Kobaltanteil auf nur 5 bis 10 Prozent reduzieren wird.
To further reduce emissions, Porsche will focus on the supply chain. The German company will source cobalt, nickel and other raw materials as much as possible from Europe, so that it will be closer to where the new batteries will be produced, near Porsche's research and development center in Weissach. According to the relevant person in charge of Porsche, purchasing cathode materials from Schwarzheide, Germany instead of my country can reduce carbon dioxide emissions by 25 percent .
In addition, Porsche is pushing its suppliers to make batteries and other components entirely from renewable energy. The German carmaker said it would no longer consider long-term contracts with suppliers who were unwilling to use certified "green" energy. Porsche says the supply chain accounts for about 20 percent of the automaker's total greenhouse gas emissions. That will rise to around 40 percent by 2030 as production shifts to electric vehicles.
The big question is, when will we see this "ideal" Porsche battery in a road car? Like many other technologies in the automotive sector, it will be used first in racing cars, where high performance and fast charging capabilities are paramount. Otmar Beecher said: "Typically, we are 2 to 3 years away from the transition to production cars. So we will see it in production cars after 2025." Porsche expects to commercialize the high-performance battery within five years.
In Bezug auf die Produktion besteht das Ziel darin, eine jährliche Mindestleistung von 100 MWh zu erreichen, genug, um etwa 1,000 Autos anzutreiben. Dies führt uns zu der Annahme, dass es zunächst nur für einige Nicht-Serienmodelle bestimmt sein wird, möglicherweise für einige sehr leistungsstarke-Supersportwagen.
Of course, it's not a perfect battery. The perfect battery charges in seconds, doesn't overheat or lose capacity over time, and is lightweight and inexpensive to produce. We'll probably never see a battery with all these features in one, but in the short to medium term, Porsche's battery is getting pretty close to -- at least in theory -- the ideal battery. (compiled / Li Zijian)
