Toyotas veikart for avansert batteriteknologi
- Tre nye batteriteknologier med flytende elektrolytt for å levere høyere effekt, lengre rekkevidde, raskere lading og lavere kostnad
- Gjennombrudd for faststoffbatterier endrer fokus fra utvikling til masseproduksjon
- Teknologi for reduksjon av batterihøyde er nøkkelen til forbedringer av rekkevidden
Ved den nylige lanseringen av BEV-Factory kunngjorde Toyota Motor Corporation (Toyota) at deres neste generasjons elbiler vil starte produksjonen i 2026.
Toyota planlegger å tilby elbiler med avanserte spesifikasjoner og fremragende kjøreegenskaper.
De vil ikke bare bli designet og bygget annerledes, men vil også være drevet av en rekke nye avanserte batterier utviklet spesifikt for å møte kundenes ulike behov og å overgå deres forventninger.
–Toyota investerer tungt i forskning og utvikling, og det innovative arbeidet med batteriteknologier er en del av selskapets helhetlige tilnærming til bærekraftig mobilitet. Vi gleder oss til denne teknologien kommer til Norge i form av nye
elbiler med Toyotas kjente kvalitet og kjøreegenskaper, sier administrerende
direktør i Toyota Norge, Piotr Pawlak.
Under en teknisk workshop under temaet «Let’s Change the Future of Cars», formidlet nylig Toyota et første innblikk i teknologiene bak neste generasjons elbiler, inkludert en utrullingsplan for avansert batteriteknologi.
Takero Kato, president for Toyotas BEV-Factory, indikerte at neste generasjons elbiler først kommer på markedet i 2026, og at 1.7 milloner av de 3.5 millioner elbilene som Toyota forventer å selge innen 2030 vil være disse neste generasjons modellene. Han fremhevet også at en rekke ulike batteriteknologier vil være nøkkelen til at elbiler kan appellere til et bredere spekter av kunder og dekke deres behov.
– Vi kommer til å trenge ulike alternativer for batterier, på samme måte som vi har ulike varianter av motorer. Det er viktig å tilby batteriløsninger som er kompatible med en rekke modeller og kundenes behov, sier Takero Kato.
Toyota har gitt informasjon om fire neste generasjons batterier, inkludert store fremskritt med både flytende og faste elektrolytter, og ga en forhåndsvisning av ytterligere steg med faststoffbatteri-teknologi.
Forbedret ytelse fra flytende elektrolyttbatterier
Batterier med flytende elektrolytter, som i dag er den vanlige teknologien for elbiler, videreutvikles av Toyota for å levere forbedret energitetthet, kostnadseffektivitet og ladehastighet.
Det er tre hovedteknologier under utvikling for flytende elektrolyttbatterier – ‘Performance’, ‘Popularised’ og ‘High Performance’
1. Performance [litium-ion]
«Performance» Li-Ion-batteriet er ment å bli introdusert med neste generasjons elbiler som skal introduseres i 2026, og vil øke rekkevidden til elbiler til over 800 km når det kombineres med forbedret aerodynamikk og redusert kjøretøyvekt.
I tillegg forventes Performance-batteriet å tilby:
- 20 % kostnadsreduksjon (sammenlignet med dagens bZ4X)
- Rask ladetid på 20 minutter eller mindre (SOC*1 = 10–80 %)
- Timing: forventet 2026
2. Popularised [Litiumjernfosfat]
Toyota utvikler rimeligere batterier med høy kvalitet for å støtte en bredere appell for elbiler ved å gi kundene en rekke batterialternativer – på samme måte som valget de har i dag med forskjellige drivlinjer.»Popularised»- batteriet er konstruert ved hjelp av den bipolare teknologien som Toyota pionerte og bekreftet med sine NiMh hybridbatterier, kombinert med billig litiumjernfosfat (LiFePO) som kjernemateriale.
Batteriet forventes å tilby:
- 20 % økning av rekkevidde (sammenlignet med dagens bZ4X)
- 40 % reduksjon av kostnader (sammenlignet med dagens bZ4X)
- Rask ladetid på 30 minutter eller mindre (SOC*1= 10–80 %)
- Timing: forventet 2026-27
Figur: Monopolar vs. Bipolar struktur
3. High performance [litium-ion]
Toyota utvikler også et høyytelsesbatteri som kombinerer den bipolare strukturen med Li-Ion-kjemi og en høynikkelkatode for å oppnå ytterligere fremskritt og ytterligere øke rekkevidden til over 1000 km når den kombineres med forbedret aerodynamikk og redusert kjøretøyvekt.
Høyytelsesbatteriet forventes også å tilby:
- Ytterligere 10 % reduksjon i kostnader sammenlignet med Performance-batteriet
- Rask ladetid på 20 minutter eller mindre (SOC*1 = 10–80 %)
- Timing: forventet 2027-28
Gjennombrudd for faststoffbatterier [Lithium-Ion]
Fastoffbatterier (Solid-state batteries) har lenge blir sett som en potensiell gamechanger for elbiler, og nå har Toyota gjort et teknologisk gjennombrudd i sin søken etter å forbedre holdbarheten.
Toyota faststoffbattier har en elektrolytt av fast stoff, noe som muliggjør raskere bevegelse av ioner og større toleranse for høye spenninger og temperaturer.
Disse egenskapene gjør faststoffbatterier egnet for rask lading og utlading og levering av mer kraft fra en mindre innpakning.
Kompromisset har til nå vært en forventet kortere batterilevetid. Nylige teknologiske fremskritt fra Toyota har imidlertid overvunnet denne utfordringen, og selskapet har skiftet fokus til å sette faststoffbatterier i masseproduksjon.
Målet er å være klar for kommersiell bruk innen 2027-28.
Og mens faststoffbatterier opprinnelig var planlagt for introduksjon på hybrider først, er Toyotas fokus nå først og fremst på neste generasjons elbiler.
Toyotas første faststoffbatteri forventes å tilby:
- 20 % økning i rekkevidde sammenlignet med Performance- batteriet (ca. 1000 km)
- Rask ladetid på 10 minutter eller mindre (SOC*1 = 10–80 %)
Videre faststoff utviklingsaktivitet
Toyota har allerede et Li-Ion faststoffbatteri med enda høyere spesifikasjoner under utvikling, som har som mål en 50% forbedring i rekkevidde sammenlignet med Performance-batteriet.
Optimalisering av batterihøyde for å forbedre rekkevidden
Aerodynamikk spiller en nøkkelrolle i å bestemme rekkevidden til alle kjøretøy.
I jakten på å maksimere rekkevidden for elbiler er det et økende fokus på å redusere eller optimalisere Cd-verdiene (luftmotstands koeffisienten).
Toyotas vurdering går et skritt videre ved å fokusere på CdA (Cd multiplisert med A, frontareal) som på grunn av multiplikasjonseffekten av frontarealet har en mye større betydning for bilens rekkevidde.
Sentralt i Toyotas tenkning er høyden på batteriet, som vanligvis pakkes under gulvet i bilen. Dette kan føre til en generell økning i kjøretøyets høyde, som deretter har en uforholdsmessig multiplisert effekt på CdA og dermed på kjøretøyets rekkevidde.
Hvis høyden på batteriet kan reduseres, følger det at kjøretøyets totale høyde kan reduseres, CdA kan forbedres og total rekkevidde kan økes.
Derfor utvikler Toyota også stadig flatere batteriteknologi.
I dag er batteripakken til bZ4X, inkludert kabinettet, rundt 150 mm høyt. Fremover planlegger Toyota å redusere batterihøyden til 120 mm, og til og med til 100 mm når det gjelder sportsbiler med høy ytelse der en lav setehøyde også er ønskelig.
Disse fremskrittene i batterihøyden kan ha positiv innvirkning på rekkevidde, kjøreegenskaper og innpakning, avhengig av hvordan de distribueres i kjøretøyet.
*1 SOC – ladetilstand