Toyota chystá novú generáciu elektromobilov s vyšším dojazdom

„Pri batériách budeme musieť ponúknuť rôzne možnosti voľby, podobne ako ponúkame rôzne varianty motorov. Je dôležité, aby sme mali batériové riešenia kompatibilné s rôznymi modelmi a potrebami zákazníkov,“ uviedol Takero Kato.

Toyota odhalila štyri batérie novej generácie vrátane najmodernejších technológií s kvapalným i pevným elektrolytom a načrtla dva ďalšie kroky pre technológiu batérií s pevným elektrolytom.

Lepšie schopnosti batérií s kvapalným elektrolytom

Toyota sa aj naďalej zaoberá vývojom batérií s kvapalným elektrolytom, teda mainstreamovou technológiou súčasných batériových elektromobilov, a chce ponúknuť vyššiu energetickú hustotu, zaistiť cenovú konkurencieschopnosť a zvýšiť rýchlosť nabíjania. Dnes tak pre batérie s kvapalným elektrolytom vyvíja tri hlavné technológie – „Performance“, „Popularisation“ a „High Performance“.

1. Batéria „Performance“ [lítiovo-iónová]
Lítiovo-iónové batérie „Performance“ by sa od roku 2026 mali objaviť v batériových elektromobiloch budúcej generácie. Táto technológia by v spojení s lepšou aerodynamikou a nižšou hmotnosťou vozidiel mala predĺžiť dojazd BEV na viac než 800 kilometrov.

Batéria „Performance“ by ďalej mala ponúknuť:
• 20 % zníženie nákladov (oproti súčasnému batériovému elektromobilu bZ4X),
• krátky čas nabíjania: do 20 minút (stav nabitia = 10 až 80 %),
• časový plán: 2026 (odhad).

2. Batéria „Popularisation“ [lítium-železo-fosfátová]
Toyota vyvíja lacnejšie a zároveň vysokokvalitné batérie s cieľom zatraktívniť vozidlá BEV v očiach širšej klientely, ktorej ponúkne ďalšie varianty batérií, podobne ako keď sa zákazníci rozhodujú medzi rôznymi variantmi motorov.

Pri výrobe batérií „Popularisation“ sa využíva bipolárna technológia, ktorú Toyota uviedla ako priekopník a preverila pri výrobe batérií NiMH pre hybridné vozidlá tejto značky. Technológia je spojená s lacným lítium-železo-fosfátom (LiFePO) v úlohe základného materiálu.

Batéria „Popularisation“ by mala ponúknuť:
• 20 % predĺženie dojazdu (oproti súčasnému bZ4X),
• 40 % zníženie nákladov (oproti súčasnému bZ4X),
• krátky čas nabíjania: do 30 minút (stav nabitia = 10 – 80 %),
• časový plán: 2026 – 2027 (odhad).

3. Batéria „High-Performance“ [lítiovo-iónová]
Toyota ďalej vyvíja batériu „High-Performance“, ktorá spája bipolárnu konštrukciu s chemickými vlastnosťami lítiovo-iónových batérií a katódou s vysokým obsahom niklu v snahe ešte viac predĺžiť dojazd, a to na hodnoty presahujúce 1 000 km (s prispením lepšej aerodynamiky a nižšej hmotnosti vozidla).

Batéria „High-Performance“ by ďalej mala ponúknuť:
• ďalšie 10 % zníženie nákladov v porovnaní s batériami „Performance“,
• krátky čas nabíjania: do 20 minút (stav nabitia = 10 – 80 %),
• časový plán: 2027 – 2028 (odhad).

Prielom v oblasti polovodičových batérií [lítiovo-iónové batérie]
Toyota dosiahla technologický prielom v podobe zvýšenia odolnosti lítiovo-iónových polovodičových batérií, dlho považovaných za technológiu, ktorá by v oblasti batériových elektromobilov mohla úplne zmeniť pravidlá hry.

Polovodičové batérie od Toyoty používajú pevný elektrolyt, ktorý umožňuje rýchlejší pohyb iónov a lepšie odoláva vysokým napätiam i teplotám. Vďaka týmto vlastnostiam sú polovodičové batérie vhodné na rýchle nabíjanie i vybíjanie, resp. poskytovanie vyššieho výkonu pri menších celkových rozmeroch.
Nevýhodou bola až doteraz odhadovaná kratšia životnosť batérie. Tento aspekt sa však Toyote vďaka poslednému technologickému vývoju podarilo prekonať, a tak sa spoločnosť začala zameriavať na spustenie masovej výroby polovodičových batérií. Cieľom je do roku 2027 – 2028 dospieť do fázy komerčného využitia.

Hoci boli polovodičové batérie spočiatku navrhované na použitie v hybridoch, dnes sa Toyota zameriava primárne na ich nasadenie v batériových elektromobiloch budúcej generácie.

Prvé polovodičové batérie od Toyoty by mali ponúknuť:
• 20 % predĺženie dojazdu v porovnaní s batériami „Performance“ (cca 1 000 km),
• krátky čas nabíjania: do 10 minút (stav nabitia = 10 – 80 %).

Ďalší vývoj v oblasti polovodičových batérií
Toyota už vyvíja technologicky prepracovanejšiu lítiovo-iónovú polovodičovú batériu, ktorá by mala priniesť 50 % predĺženie dojazdu v porovnaní s batériou „Performance“.

Optimalizácia výšky batérie na zlepšenie dojazdu
Na dojazd všetkých vozidiel má zásadný vplyv aerodynamika. V snahe o maximálny možný dojazd batériových elektromobilov sa vývojári, prirodzene, stále viac zameriavajú na znižovanie alebo optimalizáciu koeficientu aerodynamického odporu (Cd).

Toyota ide v tomto ohľade ešte o krok ďalej, lebo sa zameriava na koeficient CdA (Cd x A, čelná plocha), ktorý má v dôsledku násobenia čelnou plochou na dojazd vozidla výrazne väčší vplyv.

V tomto smere sa Toyota zameriava na výšku batérie, ktorá je spravidla uložená pod podlahou vozidla. To môže viesť k nárastu celkovej výšky vozidla, čo má neúmerne vysoký multiplikačný efekt na hodnotu CdA, a teda i výsledný dojazd vozidla.

Ak by sa podarilo batériu sploštiť, znížilo by sa celé vozidlo, zlepšil by sa parameter CdA, a teda i predĺžil výsledný dojazd. Toyota sa preto zaoberá vývojom čo najplochejších batérií.

Súčasný batériový modul pre bZ4X má na výšku (vrátane puzdra) približne 150 mm. Do budúcnosti chce Toyota batérie sploštiť na 120 mm či dokonca na 100 mm v prípade výkonných športových vozidiel, kde je žiaduca i čo najnižšia poloha sedenia.

Ďalší pokrok v oblasti znižovania batérií by mohol mať pozitívny vplyv na dojazd, jazdné vlastnosti (potešenie za volantom) a možnosti obstavania priestoru – v závislosti od toho, akým spôsobom je batéria do vozidla zabudovaná.