Chińska firma BYD znana jest głównie z produkcji samochodów (poprzez BYD Auto), w tym elektrycznych. Spółka-matka, czyli BYD Company prace nad niklowo-litową technologią akumulatorową rozpoczęła ponad ćwierć wieku temu, czyli na długo przed inwestycjami w elektromobilność. Obecnie firma posiada osiem zakładów produkcyjnych na terenie Chin o mocy 70 GWh, w większości specjalizujących się w wytwarzaniu tańszych akumulatorów typu LFP.
Sektor automotive określił swoje cele. Pojazdy elektryczne mają być stanowić o motoryzacyjnej przyszłości. Bez wątpienia jest to korzystny kierunek, który w obecnym czasie rozwoju tej technologii, na nowo wyznacza podział sił. Jednym z istotniejszych jest pozycja w produkcji akumulatorów. Na świecie jest coraz więcej firm, zajmujących się tym zagadnieniem. Jednym z prekursorów jest BYD. Chińska spółka od 1995 roku rozwija technologię akumulatorów litowych i niklowych. Co warto podkreślić zajmowała się tym jeszcze przed zaprezentowaniem swojej oferty pojazdowej.
Szukając nowej ścieżki
Firma BYD swoje badania opierała głównie na akumulatorach LFP (ang. Lithium-Iron-Phosphate; pol. litowo-żelazowo-fosforanowe), które chciała rozwijać. Dlaczego właśnie te? Jak wyjaśniła Maria Chavez, analityk Guidehouse Insights, akumulatory LFP są prawdopodobnie najbardziej godne uwagi ze względu na ich pozytywny profil bezpieczeństwa w porównaniu z innymi stosowanymi chemiami. – Chemikalia te są generalnie stabilne termicznie i chemicznie. Ponadto wykazano, że chemia fosforanowa zapewnia długą żywotność – stwierdziła. To co jeszcze wyróżnia akumulatory LFP to długa żywotność przekraczająca 10 tysięcy cykli (w przeliczeniu są to miliony przejechanych kilometrów). Charakteryzują się też mniejszą rezystancją wewnętrzną niż warianty NCM (litowo-niklowo-kobaltowo-manganowe), co umożliwia szybsze dostarczanie energii w celu uzyskania lepszych osiągów pojazdu. Warto pamiętać, że ich chemia nie zawiera kobaltu ani niklu, a to powoduje, że są one stosunkowo tanie. Koszt LFP w Chinach wynosi poniżej 100 USD/kWh.
W efekcie prac rozwojowych prowadzonych przez BYD, powstały warianty „Blade”. Wywodzą się one z koncepcji CTP (ang. Cell to Pack), czyli technologii, która bezpośrednio integruje ogniwa akumulatora z pakietem, bez konieczności używania modułów. – BYD jest, jak sądzę, pionierem, który udostępnił tę koncepcję akumulatorów na rynku, biorąc pod uwagę fakt, że większość konkurentów nadal korzysta z modułów o różnych rozmiarach – wyjaśnił Dr Zhong (John) Chen, kierownik projektu inżynierii pojazdów w siedzibie głównej BYD w północnej Kalifornii. To jednak nie było ostatnie słowo ze strony BYD. Ostatnio pokazała ona nowy rodzaj akumulatora o nazwie CTC (ang. Cell to Chassis). Co to oznacza? Otóż firmie udało się stworzyć produkt, który łączy bezpieczeństwo chemii z wariantów LFP oraz daje możliwość zintegrowania akumulatorów Blade bezpośrednio z konstrukcjami nadwozia pojazdu. Opracowana przez firmę BYD „e-platforma 3.0” to specjalna konstrukcja dla aut o napędzie elektrycznym, w której bateria jest wykorzystywana do zwiększenia sztywności pojazdu. – Inżynierowie i chemicy firmy BYD rozpoczęli prace nad koncepcją CTP Blade około trzy lata temu – powiedział dr Chen.
Dlaczego CTC jest takie ważne?
Ma to być odpowiedź na wprowadzane akumulatory NCM, charakteryzujące się większą gęstością energii i wydajnością w niskich temperaturach. – Mamy duży udział w technologii LFP, więc usiedliśmy, aby ustalić, jak możemy konkurować z NCM, a zwłaszcza z NCM811 (80 proc. niklu, 1 proc. magnezu oraz 1 proc. kobaltu), który jest „poważnym konkurentem” dla akumulatora Blade – dodał Chen. W NCM811 chemia oferuje wysoką gęstość energii specyficznej dla pojazdów elektrycznych, ale jej wadą jest szybko wyczerpująca się pojemność i napięcie – zauważają eksperci.
Zaletą CTC Blade oferowaną od BYD, jest uproszczona konstrukcja. Wyeliminowano zbędne części mechaniczne, wzmocnienia oraz niektóre wiązki. Dzięki temu udało się zmniejszyć objętość pakietu o 50 proc. i zwiększyć jego gęstość. Ponadto jest on bardziej wytrzymały niż pakiet oparty na modułach, jest lżejszy i o około 20 procent tańszy.
„Typowe wymiary kompaktowej, jednoogniwowej konstrukcji to 905 x 118 x 13,5 mm (35,6 x 4,6 x .53 cala). Rozmiar można dostosować do indywidualnych potrzeb. Cienkie, przypominające ostrza ogniwa są umieszczane w pakiecie w układzie typu Blade. Inżynierowie firmy BYD zmniejszyli również objętość sześcienną pakietu akumulatorów o 50%, co pozwoliło poprawić ogólne upakowanie pojazdu. Od góry do dołu znajduje się warstwa bawełnianej izolacji termicznej „ – wskazują przedstawiciele firmy.
Inny system termiczny
To co jeszcze wyróżnia ten produkt to system zarządzania termicznego. Z dostępnych informacji wynika, że BYD stosuje specjalny klej termoprzewodzący (a nie chłodzony cieczą) między układem chłodzenia a stosem ogniw. Trzecią warstwą od góry jest stos ogniw. Płyty ochronne są zintegrowane z aluminiową obudową akumulatora. – Jest to solidna konstrukcja; wiele poprzeczek, szyn. BDU i BMS [zespół odłączania akumulatorów i system zarządzania akumulatorami] są w zestawie; my zajmujemy się integracją – powiedział Chen. Zapewnił również, że akumulator był sprawdzany pod względem wytrzymałościowym. Test w piecu w temperaturze 300°C, jak też test przeładowania 260%, nie wykazały żadnych oznak pożaru lub eksplozji. Również w próbie balistycznej z wykorzystaniem gwoździa temperatura powierzchni baterii Blade utrzymywała się w zakresie od 30°C do 60°C bez żadnego dymu ani ognia. Była też odporna na powtarzające się tłumienie wibracji o częstotliwości 80 Hz.
Ten rodzaj akumulatorów ma być wykorzystywany w nowych pojazdach. Jak pierwszy otrzymał go SUV Tang pokazany w 2021 roku. Jak wynika z danych technicznych, auto na jednym ładowaniu może pokonać ponad 500 km (wynika z testu NEDC), a w ciągu 30 minut naładować się od 30 do 80 proc. przy prądzie stałym (DC) o mocy 110 kW. BYD zamierza zostać dostawcą części do samochodów elektrycznych pod marką „FinDreams”, która będzie obejmować FinDreams Battery, FinDreams Powertrain itp. Obecnie firma posiada osiem zakładów produkcyjnych na terenie Chin. Ich łączna moc produkcyjna w tym momencie wynosi 70 GWh.
Warte uwagi
Biorąc pod uwagę przeprowadzone testy wytrzymałościowe oraz szereg zalet tej konstrukcji, warto zastanowić się czy nie jest to lepsza opcja niż do tej pory używane litowo-jonowe warianty. Pożary pojazdów elektrycznych (a dokładniej ich akumulatorów) są ostatnio popularnym tematem. Panika związana z nieznanym składania do postulowania m.in. o zamykanie parkingów podziemnych dla aut typu BEV. To nie powinien być priorytet. Jest nim odpowiednie wyszkolenie i wyposażenie straży pożarnej, która będzie w stanie radzić sobie z tego typu samochodami. Ponadto bardziej wytrzymałe i odpowiednio skonstruowane paki akumulatorowe rozwiążą problem związany z możliwością wystąpienia ich samoczynnego zapłonu .
Maciej Gis
