Maaari Bang Maging Opsyon sa Sasakyan ang mga EV na Pumapabor sa Malamig na Klima?

Pagbabagal ng Rate ng Pag-aampon ng EV

Electrification is a trend taking over the world. This is true for EVs, as well as for heating and industrial processes. However, not all is perfect yet, as classical lithium-ion batteries suffer a severe drop in performance in cold temperatures. So, while this is not really an issue in California or China, two hot spots of EV adoption, it can be a serious one in northern latitudes.

Sa kabila ng mga limitasyong ito, nakikita natin na mataas ang mga rate ng pag-aampon ng EV sa mga bansa tulad ng Norway (72% EV at 14% hybrid), na nagpapahiwatig ng matinding kahandaan ng populasyon na lumipat sa mga EV.

Pinagmulan: Roland Berger

Gayunpaman, maaaring ipahiwatig ng kaso ng mga karatig-bansa ng Norway na kung walang malawak na subsidiya katulad ng sa Norway, maaaring maabot ng pag-aampon ang antas na mas mababa sa 50% sa rehiyon.

Kung mapapabuti ng mga sistema ng baterya ang pagganap sa lamig, ang rehiyon at iba pang katulad na bansa ay maaaring maging ilan sa mga unang makakamit ang 100% ng BEV (Battery Electric Vehicles).

Hanggang ngayon, ang pangunahing pag-asa sa pagpapabuti ng pagganap sa mababang temperatura ay nakabatay sa mga sodium-ion na baterya, lalo na sa matibay na pag-unlad na ginawa ng the Chinese company CATL (sundan ang link para sa kaukulang ulat). Ngunit isang bagong konsepto ang maaaring magbukas ng daan para sa mga lithium-ion na baterya na partikular na iniangkop sa malamig na kondisyon.

Sinuri ito ng mga mananaliksik mula sa China sa Donghua University (China), Fudan University, Qingdao University, at Inner Mongolia University. Kamakailan lamang nila inilathala ang kanilang resulta sa Angewandte Chemie sa pamagat na “Negative Thermal Expansion Behavior Enabling Good Electrochemical-Energy-Storage Performance at Low Temperatures¹”.

Mga Suliranin ng Lithium-Ion na Baterya sa Lamig

Ang mga lithium-ion na baterya ay nananatiling pinakamakapangyarihan at may pinakamataas na densidad ng enerhiya na magagamit ngayon sa sukat na kinakailangan para sa mga EV. This might change in the future with solid-state batteries. O maaaring improved lithium-ion batteries like honeycomb batteries ay maging kasing epektibo ng solid-state na teknolohiya.

Ngunit sa parehong kaso, nananatili ang isyu ng pagganap sa malamig na panahon. Ang dahilan ay ang malamig na panahon, lalo na sa mga temperatura na mas mababa sa pagyeyelo, ay nagpapabagal sa pag-diffuse ng mga lithium ion sa loob ng materyal ng electrode. Sa ngayon, itinuturing ito bilang isang pangunahing limitasyon ng teknolohiya, na pinapagana ng pisika kung paano tumutugon ang lithium-ion sa malamig na temperatura.

Ang tanging mga alternatibo sa mga EV ay ang paggamit ng enerhiya ng baterya upang panatilihing mainit ito (na nag-aaksaya ng kapangyarihan) o mag-install ng sapat na laki ng mga pakete ng baterya na katanggap-tanggap ang pagkawala ng saklaw para sa gumagamit. Hanggang ngayon pa lamang.

Mga Electrode na May Negative Thermal Expansion (NTE)

Ang pangunahing konsepto na ginamit ng mga mananaliksik ay ang paggamit ng katangiang tinatawag na negative thermal expansion para sa materyal ng electrode, o NTE. Ito ay mga materyal na lumalawak kapag lumalamig, kabaligtaran ng karamihan ng mga materyal, lalo na ng mga metal.

Isang halimbawa sa pang-araw-araw na buhay ay ang tubig, na lumalawak kapag nagyeyelo, kaya ang yelo ay mas mababa ang densidad kaysa sa likidong tubig.

Ginawa ang mga pagsubok gamit ang lithium titanium phosphate LiTi2(PO4)3 o “LTP”.

LTP

Ang materyal na ito ay binubuo ng isang kristal na estruktura na bumubuo ng 3D lattice ng TiO6 octahedra at PO4 tetrahedra. Lumilikha ito ng bukas, nababaluktot na estruktura na naglalaman ng parehong “cavities” at “channels,” kung saan maaaring tumira ang mga lithium ion.

Pinagmulan: Angewandte Chemie

Kapag pinalamig, ang kristal na estruktura ay humahaba sa isa sa mga kristal na axis nito. Pinapataas nito ang distansya sa pagitan ng mga atom ng oxygen, pinalalawak ang mga cavities sa lattice.

Ang mas malaking puwang sa malamig na kristal ay nagpapadali sa pag-iimbak at pag-transport ng mga lithium ion.

Malakas na Pagganap sa Lamig

Ang pagtaas ng laki ng mga cavities ay hindi ganap na nag-aalis ng mababang mobilidad ng mga lithium ion, ngunit malaki ang naitutulong nito. Natuklasan ng mga mananaliksik na sa −10 °C, ang rate ng pag-diffuse ng mga lithium ion ay nanatiling 84% ng halaga na nakuha sa 25 °C. Sinubukan din nila kung gaano kaepektibo at matatag ang isang bateryang ganito.

Ang mga electrochemical na pagsubok sa carbon-coated LTP sa −10 °C ay nagpakita ng magandang electrochemical na pagganap na may mataas na kapasidad at mataas na rate capability. Ang tibay ng baterya ay mataas din, na walang makabuluhang pagbaba ng retention capacity sa 1000 charge/discharge cycles (96.8 % capacity retention).

Mga Hinaharap na Aplikasyon

Ang bagong uri ng electrode na ito ay kailangang imbestigahan para sa potensyal nito sa mga custom-built na EV na ginagamit sa malamig na klima.

Malamang na ito ay magiging isang pangangailangan para sa mga EV na kailangang mag-operate sa mga rehiyon na may matinding taglamig, tulad ng Canada, Scandinavia, Russia, mga kabundukan, atbp. Hindi lamang ito magiging pangkaraniwang, kundi magiging pamantayan, at hindi lamang isang maganda na pangalawang sasakyan para sa mga mayaman.

Posible rin na may iba pang materyal ng electrode na may negative thermal expansion at nagpapakita ng mas magagandang electrochemical na katangian. Kaya malamang, kailangan pang magsaliksik upang mahanap ang perpektong materyal para sa malamig na panahon.

Sa pangmatagalan, ang teknolohiyang ito ay maaaring magkaroon din ng mahalagang aplikasyon sa eksplorasyon ng kalawakan, kung saan ang mga sasakyan at mga sistema ng pag-iimbak ng enerhiya na gumagana sa orbit, sa Buwan, o sa Mars ay malamang na mangailangan ng matibay na pagganap kahit sa napakalamig na kapaligiran.

Pamumuhunan sa Mga Advanced na Teknolohiya ng Baterya

Ang mga baterya ay nasa gitna ng trend ng elektripikasyon, isang malaking multi-trilyong dolyar na pagsisikap na alisin ang mga fossil fuel mula sa ating mga pinagkukunan ng enerhiya.

Maaari kang mamuhunan sa mga kumpanyang may kinalaman sa baterya sa pamamagitan ng maraming broker, at dito, sa securities.io, matatagpuan mo ang aming mga rekomendasyon para sa pinakamahusay na mga broker sa USA, Canada, Australia, UK, at marami pang ibang bansa.

Kung hindi ka interesado sa pagpili ng tiyak na mga kumpanyang baterya, maaari ka ring tumingin sa mga battery ETF tulad ng Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), Global X’s Lithium & Battery Tech ETF (LIT), o ang WisdomTree Battery Solutions UCITS ETF (WT ), na magbibigay ng mas diversified na exposure upang makinabang sa lumalaking industriya ng baterya.

CATL (300750.SZ)

Bilang tinalakay, ang CATL ay isang teknolohikal na lider na may advanced na honeycomb lithium-ion na baterya at mga disenyo ng sodium-ion.

Ang kumpanya ay ang pandaigdigang lider sa paggawa ng baterya, na gumagawa ng higit sa kalahati ng global na dami ng baterya. Naroroon ito sa bawat hakbang ng supply chain ng paggawa ng baterya.

Totoo ito para sa mga lithium-ion na baterya, kung saan ang kumpanya ay matagal nang lider. Malakas din ito sa LFP (lithium-iron-phosphate) battery, with the recently announced improved design that can add 600km of range in just 10 minutes. Sa kabuuan, ang saklaw ng pagmamaneho ay maaaring lampas sa 1,000 km (600 milya), ganap na inaalis ang anumang “range anxiety” para sa mga susunod na may-ari ng EV.

Kasabay nito, inanunsyo rin ng CATL noon ang kahanga-hangang pag-unlad sa maraming uri ng baterya:

• Isang 12,000-cycle na ultra-long-life na baterya para sa utility-scale na pag-iimbak ng enerhiya, na may 18,000 cycle bilang pangmatagalang layunin.
• Isang baterya na may energy density na 500 Wh/kg, na maaaring magpahintulot sa elektripikasyon ng mga pasaherong eroplano.
• Masa produksiyon ng 160 Wh/kg na sodium-ion na baterya, na may target na 200 Wh/kg.

Pinagmulan: CATL

Ang CATL ay nag-invest 3.25B sa kapasidad ng pag-recycle ng baterya sa China. Ito ay kapansin-pansing nakamit ang kahanga-hangang recovery rate na 99.6% para sa nickel, cobalt, manganese, at 91% para sa lithium.

Salamat sa laki, pokus, at mga R&D na tagumpay nito, malamang na ang CATL ay nasa unahan ng inobasyon, paggawa, at pag-recycle ng baterya.

Ginagawa nitong isang pangunahing kasosyo para sa mga gumagawa ng EV, kabilang ang Tesla (TSLA ), NIO, Ford, Stellantis, atbp, na kamakailan ay nadagdag ang Hyundai sa lumalawak na listahan ng estratehikong alyansa ng CATLs.

Dagdag pa, ang mga aral na natutunan sa isang kimika ay maaaring ilapat sa iba. Kaya ang pagtuklas na tinalakay sa artikulong ito ay maaaring maging pinagmulan ng mga nakakagulat na kombinasyon, halimbawa, maaari naming isipin ang ilang mga bagong ideya:

• Electrode na may negative thermal expansion na ginawa gamit ang honeycomb na estruktura.
• Pag-aaplay ng negative thermal expansion sa teknolohiyang sodium-ion upang makagawa ng pinakapang-malamig na baterya.
• Paggamit ng negative thermal expansion sa ultra-stable na utility-scale na baterya ng CATL, na sumasakop sa merkado para sa electric grid ng mga malamig na bansa.

Ang mga ekonomiya ng sukat na nagpoprodyus na ng kalahati ng mga baterya sa mundo ay malamang na mailapat sa buong kumpanya, anuman ang partikular na teknolohiya na ginamit sa isang indibidwal na produkto.

Kaya’t habang mas maraming pag-unlad ang nagagawa sa teknolohiya ng baterya sa pangkalahatan, mas malamang na magawang isama ito ng CATL sa mga umiiral nitong disenyo, na lumilikha ng mas malaking demand, na siya namang nagpapalaki pa ng ekonomiya ng sukat, sa isang positibong feedback loop.

Sa huli, dapat maging mulat ang mga mamumuhunan sa lumalaking hidwaan sa pagitan ng USA at China, kung saan ang CATL ay maaaring maging collateral na biktima. Idinagdag ito sa listahan ng Chinese Military Company (CMC) ng US Department of Defense.

Sinabi ng CATL sa isang pahayag na hindi ito kailanman nakilahok sa anumang negosyo o aktibidad na may kaugnayan sa militar, at na ang pagdaragdag nito sa listahan ng CMC ay “isang pagkakamali.”

Ayon sa kumpanya, hindi nila inaasahan ang anumang malubhang negatibong epekto sa kanilang negosyo, at nakikipag-ugnayan sila sa US Department of Defense upang tugunan ang sitwasyon, kabilang ang legal na hakbang kung kinakailangan.

Fast Market

Ang determinasyong ito ay hindi naglalagay ng agarang parusa sa CATL o iba pang kumpanya sa listahan, ngunit maaaring makaapekto pa rin sa presyo ng kanilang stock at sa mga susunod na pag-export ng CATL sa mga kanluraning merkado.

(Maaari mo ring basahin ang mas mahabang ulat namin mula Setyembre 2024, na ganap na nakatuon sa CATL, para sa mas malalim na pagsisid sa kasaysayan at teknolohiya ng kumpanya).

Sanggunian ng Pag-aaral:

^{1. Li, Q., Yang, L., Liang, G., Yu, J., Huang, S., Wu, L., Lin, C., & Che, R. (2024). Negative thermal expansion behavior enabling good electrochemical-energy-storage performance at low temperatures. Angewandte Chemie International Edition. https://doi.org/10.1002/anie.202419300}