Spis treści
BWM z ogniwami LFP
− Podjęliśmy już decyzje co do wykorzystywania baterii LFP – przyznaje Martin Schuster, szef rozwoju baterii w BMW. – Zdecydowaliśmy, że będziemy korzystać z ogniw LFP w Neue Klasse, która wejdzie do produkcji w 2025 roku. Systematycznie będą pojawiać się modele także z takimi ogniwami – dodaje w rozmowie z nami dr inż. Milan Nedeljković, członek zarządu BMW ds. produkcji. WysokieNapiecie.pl jako pierwszemu na świecie udało się potwierdzić tę informację. Wcześniej koncern komunikował jedynie, że będzie na taki krok gotowy od strony technicznej.
Baterie LFP są bezpieczniejsze i wykorzystują powszechniejsze żelazo i fosfor, zamiast kobaltu, manganu i niklu. Dzięki temu są tańsze od ogniw NMC. Ich wadą jest jednak wolniejsze ładowanie na mrozie i mniejsza pojemność. – W ogniwach będących dziś na rynku różnica w pojemności sięga 50% − tłumaczy nam Martin Schuster. Nie zdradza jednak jaką pojemność będą mieć ogniwa LFP, stosowane przez BMW. Jest niemal pewne, że LFP pojawią się tylko w podstawowych wersjach i być może nie we wszystkich segmentach. Według szacunków WysokieNapiecie.pl modele z takimi ogniwami mogą mieć pojemność baterii na poziomie ok. 60 kWh.
Nowe ogniwa NMC: w 1 kg dwa razy więcej energii niż w pierwszym BMW i3
Neue Klasse, a więc całkowicie elektryczne BMW budowane na nowej platformie koncernu, zyskają przede wszystkim nowe ogniwa NMC. Zamiast pryzmatycznych puszek, BMW zastosuje cylindryczne duże „paluszki” w dwóch rozmiarach 4695 (46 mm średnicy i 95 mm wysokości) w sedanach i coupe oraz 46120 (46 mm średnicy i 120 mm wysokości) w SUVach.
Poprawiona chemia ogniw, ich nowy kształt oraz pakowanie ogniw bezpośrednio w pakiet baterii (z pominięciem modułów) oznaczać będą wzrost gęstości energetycznej o 20%, zasięgu o 30% i o 30% szybsze ładowanie, przy jednoczesnym spadku śladu węglowego ich produkcji o 60% względem obecnej generacji. – W generacji szóstej baterii ograniczyliśmy także koszty produkcji względem obecnej gen5 o 40% − dodaje w rozmowie z WysokieNapiecie.pl Milan Nedeljković.
Kolejna generacja ogniw BMW dobrze obrazuje postęp jaki dokonuje się w obszarze baterii litowo-jonowych. Na 10 kg masy bateria w Neue Klasse będzie oferować blisko 2 kWh pojemności, podczas gdy w pierwszej generacji BMW i3 (2013-2017) mieściło się jednie 0,9 kWh. W ciągu dekady odnotowaliśmy zatem ponaddwukrotny wzrost pojemności grawimetrycznej na poziomie pakietu baterii.
BMW z architekturą 800V i ładowaniem „znacznie” mocniejszym od 200 kW
Neue Klasse zyska też architekturę 800V, jaką spotkamy dziś np. w Hyundaiu Ioniqu 6 czy Audi e-tron GT. Dzięki temu BMW zyskają moc ładowania „znacząco wyższą” (jak mówią na razie przedstawiciele koncernu) niż 200 kW. Można założyć, że będzie to przynajmniej 250 kW maksymalnej mocy, utrzymujące się znacznie dłużej niż w teslach i dostępnych na wszystkich superszybkich ładowarkach (nie tylko superchargerach, jak w przypadku Tesli).
Szacujemy, że dzięki nowym ogniwom nawet w elektrycznej serii 3 zagoszczą już akumulatory o pojemności ok. 100 kWh. Realny zasięg Neue Klasse w tej wersji wyniesie od 450 km na autostradzie i do 750 km na drogach krajowych.
Kolejny generacja już ze stałym elektrolitem?
Kolejnym krokiem po bateriach gen6 (i LFP), jakie pojawią się w BMW w 2025 roku, mają być baterie ze stałym elektrolitem (ASSB). Powinny mieć gęstość energii większą o kolejne 30% względem gen6. Z naszych informacji wynika, że BMW chce pokazać pierwszy testowy samochód z takim akumulatorem już za dwa lata. Jednak do masowej produkcji trafią one najwcześniej „pod koniec lat 20. lub na początku lat 30.”.
− Wyzwanie związane z ASSB to nie chemia, ale sam proces produkcji – tłumaczy dlaczego producentów baterii dzielą jeszcze lata od masowego wytwarzania Martin Schuster. Jak dodaje, dziś producenci samochodów i ogniw nie są jeszcze nawet na etapie optymalizacji tych ogniw pod względem wydajności czy wytrzymałości na cykle ładowania-rozładowania, ale nad tym czy będzie się je udawało masowo i we miarę rozsądnych kosztach wytwarzać. To powód dla którego, jak tłumaczą Schuster i Nedeljković, BMW wraz z partnerami będzie kontynuować dalsze prace także nad ogniwami z płynnym elektrolitem.
W otwartym właśnie Centrum Kompetencyjnym Produkcji Ogniw (CMCC) w Parsdorf pod Monachium BMW wspólnie z amerykańskim start-upem Solid Power, w którym Bawarczycy objęli udziały, ogniwom ze stałym elektrolitem poświęcono największą z hal, która w ciągu kilku tygodni zapełni się maszynami. Niemcy z Amerykanami będą tam starali się stworzyć proces produkcji ASSB, który następnie będzie można przeskalować do wielkości gigafabryki.
BMW: Pracujemy nad ogniwami sodowo-jonowymi
W nieodległym siostrzanym zakładzie w Monachium – Centrum Kompetencji Ogniw Bateryjnych (BCCC) – BMW rozwija równolegle jeszcze inną technologię magazynowania. − Pracujemy także nad ogniwami sodowo-jonowymi – ujawnia w rozmowie z WysokieNapiecie.pl Martin Schuster. − To świetne rozwiązanie z punktu widzenia ekologicznego, ale wiążę się z mniejszą gęstością energetyczną – wyjaśnia. Jak mówi, dziś ogniwa sodowo-jonowe są dobrym rozwiązaniem w Chinach, gdzie konsumenci wybierają mniejszy zasięg w niskiej cenie, ale raczej szybko nie podbije europejskiego rynku, ze względu na oczekiwania zamożniejszych Europejczyków.
O ile baterie LFP, które BMW wprowadzi w najbliższych latach, nie wymagają stosowania kobaltu, manganu i niklu, o tyle baterie sodowe (Na-Ion lub inaczej SIB) nie wymagają nawet litu, zastępując go sodem. Przez co mogą być jeszcze tańsze, choć o mniejszej pojemności. – Trzeba jednak zdawać sobie sprawę, że wraz ze wzrostem zapotrzebowania na sód, jego ceny też mogą iść w przyszłości w górę – dodaje Schuster.
Żywotność baterii większa od spodziewanej
Zapytaliśmy też menadżerów BMW o to jak oceniają żywotność stosowanych przez nich baterii po 10 latach od wprowadzenia na rynek pierwszego seryjnego elektryka. – Trzeba zacząć od dwóch rzeczy. Po pierwsze, z danych przekazywanych nam z aut klientów za ich zgodą widzimy, że samochody elektryczne pokonują dziś takie same dystanse jak spalinowe. To zauważalna zmiana, bo jeszcze kilka lat temu jeździły wyraźnie mniej [ze względu na ówczesny zasięg i czas ładowania – red.]. Po drugie, użytkownicy aut elektrycznych korzystają z wolniejszego ładowania AC bardzo często − dużo częściej niż się spodziewaliśmy – zaczyna Martin Schuster.
− Po dekadzie od wprowadzenia naszych seryjnych aut elektrycznych na drogach możemy z całą pewnością stwierdzić, że spadek pojemności ogniw jest mniejszy niż zakładaliśmy. W RPA mamy użytkownika BMW i3, który pokonał tym autem ponad 300 tys. km, a SOH [pojemność i rezystancja wewnętrzna baterii względem pierwotnej – red.] jest znacznie powyżej 70%. Chcieliśmy nawet odkupić od niego to auto, ale nie dał się przekonać – dodaje nasz rozmówca.
Po co BMW doświadczalna fabryka?
Nowootwarte Centrum Kompetencyjne Produkcji Ogniw w Parsdorf, gdzie rozmawialiśmy z menadżerami BMW to zminiaturyzowana fabryka ogniw litowo-jonowych. Jak tłumaczy Markus Fallboehmer, szef produkcji baterii BMW, ma zdolność wytwarzania baterii o łącznej pojemności 0,1 GWh rocznie (w stosunku do nowych gigafabryk projektowanych na ok. 20 GWh/rok). Potrzebuje 6 MW mocy i kosztowała koncern aż 170 mln euro. Bawarczycy nie zamierzają jednak na razie uruchamiać masowej produkcji. – Rynek baterii zmienia się dziś zbyt szybko – tłumaczy taką decyzję dr Nedeljković.
Po co zatem taka mała fabryka? BMW chce mieć kompetencje w zakresie produkcji. − Musimy rozumieć jak poszczególne parametry produkcji baterii i chemii baterii wpłyną na ich zachowanie w przyszłości – wyjaśnia Fallboehmer. To pozwala Bawarczykom nie tylko kontrolować to, czy jego dostawcy utrzymują wystarczająco wysoką jakość ogniw dostarczanych do aut BMW, ale też mieć dobre pojęcie o rzeczywistych kosztach produkcji, co jest kluczowym elementem negocjacji wieloletnich kontraktów na dostawy baterii. Dziś dwaj główni dostawcy dla niemieckiego koncernu to CATL, EVE i Samsung SDI.
Bawarczycy widzą też, że – podobnie jak w przypadku innych podzespołów – standaryzacja produkcji baterii może przynieść w przyszłości spore oszczędności producentom aut. – Dlaczego wybraliśmy akurat 46 mm średnicy ogniw gen6? Zastanawialiśmy się nad wieloma wariantami, ale uznaliśmy, że skoro Tesla wybrała już ten standard, to także go zastosujemy. W przyszłości ułatwi to przestawianie linii produkcyjnych gigarabryk – tłumaczy Martin Schuster.
