Den kommande onsdagen den 24 november kommer den senaste rundabordskonferensen av Driving into the Future att diskutera hur framtiden för kanadensisk batteriproduktion kan se ut. Oavsett om du är optimist - du verkligen tror att alla bilar kommer att vara elektriska 2035 - eller om du tror att vi inte kommer att nå det ambitiösa målet, är batteridrivna bilar en viktig del av vår framtid. Om Kanada vill vara en del av denna elektriska revolution måste vi hitta ett sätt att bli den ledande tillverkaren av fordonskraftsystem i framtiden. För att se hur framtiden ser ut, titta på det senaste rundabordsbordet för batteritillverkning för oss i Kanada på onsdag klockan 11:00 Eastern Time.
Glöm solid-state-batterier. Detsamma gäller all hype om kiselanoder. Även det omtalade aluminium-luftbatteriet som inte kan laddas hemma kan inte skaka om världen av elfordon.
Vad är ett strukturellt batteri? Det här är en bra fråga. Lyckligtvis för mig, som inte vill låtsas att jag kanske inte har ingenjörsexpertis, är svaret enkelt. Nuvarande elbilar drivs av batterier installerade i bilen. Åh, vi har hittat ett nytt sätt att dölja deras kvalitet, vilket är att bygga in alla dessa litiumjonbatterier i golvet på chassit, vilket skapar en "skateboard"-plattform som nu är synonym med EV-design. Men de är fortfarande åtskilda från bilen. Ett tillägg, om du så vill.
Strukturella batterier undergräver detta paradigm genom att göra hela chassit tillverkat av battericeller. I en till synes drömlik framtid kommer inte bara det bärande golvet att vara-snarare än att innehålla-batterier, utan vissa delar av kroppen-A-pelare, tak, och till och med, som en forskningsinstitution har visat, är det möjligt , luftfilter trycksatt rum - inte bara utrustad med batterier, utan består faktiskt av batterier. Med den store Marshall McLuhans ord är en bil ett batteri.
Tja, även om moderna litiumjonbatterier ser högteknologiska ut, är de tunga. Energitätheten för litiumjon är mycket mindre än för bensin, så för att uppnå samma räckvidd som fossilbränslefordon är batterierna i moderna elbilar mycket stora. Mycket stor.
Ännu viktigare, de är tunga. Såsom tung i "bred last". Den grundläggande formeln som för närvarande används för att beräkna energitätheten för ett batteri är att varje kilo litiumjon kan generera cirka 250 wattimmar elektricitet. Eller i förkortningsvärlden, ingenjörer föredrar, 250 Wh/kg.
Gör en liten matte, ett 100 kWh-batteri är som en Tesla inkopplad i ett Model S-batteri, vilket innebär att vart du än går kommer du att släpa cirka 400 kg batteri. Detta är den bästa och mest effektiva applikationen. För oss lekmän kan det vara mer korrekt att uppskatta att ett batteri på 100 kWh väger cirka 1 000 pund. Som ett halvt ton.
Föreställ dig nu något som den nya Hummer SUT, som säger sig ha en inbyggd effekt på upp till 213 kWh. Även om generalen hittar några genombrott i effektivitet, kommer den översta Hummeren fortfarande att dra ungefär ett ton batterier. Ja, det kommer att köra längre, men på grund av alla dessa ytterligare fördelar är ökningen av räckvidden inte i proportion till fördubblingen av batteriet. Naturligtvis måste dess lastbil ha en mer kraftfull – det vill säga mindre effektiv – motor för att matcha. Prestanda för lättare alternativ med kortare räckvidd. Som alla fordonsingenjörer (oavsett om det gäller hastighet eller bränsleekonomi) kommer att säga dig, är vikten fienden.
Det är här det strukturella batteriet kommer in. Genom att bygga bilar av batterier istället för att lägga till dem i befintliga strukturer försvinner det mesta av den extra vikten. Till viss del – det vill säga när alla strukturella saker omvandlas till batterier – leder en ökning av bilens räckvidd till nästan ingen viktminskning.
Som du kan förvänta dig - eftersom jag vet att du sitter där och tänker "Vilken bra idé!" - finns det hinder för denna smarta lösning. Den första är att bemästra förmågan att tillverka batterier av material som inte bara kan användas som anoder och katoder för alla grundläggande batterier, utan också som tillräckligt starka och mycket lätta! -En struktur som kan stödja en tvåtonsbil och dess passagerare, och man hoppas att den ska vara säker.
Inte överraskande är de två huvudkomponenterna i det kraftfullaste strukturbatteriet hittills, tillverkat av Chalmers tekniska högskola och investerat av KTH, Sveriges två mest kända ingenjörsuniversitet, kolfiber och aluminium. I huvudsak används kolfiber som den negativa elektroden; den positiva elektroden använder litiumjärnfosfatbelagd aluminiumfolie. Eftersom kolfiber också leder elektroner behövs inget tungt silver och koppar. Katoden och anoden hålls åtskilda av en glasfibermatris som också innehåller en elektrolyt, så den transporterar inte bara litiumjoner mellan elektroderna, utan fördelar också den strukturella belastningen mellan de två. Den nominella spänningen för varje sådan battericell är 2,8 volt, och som alla nuvarande elfordonsbatterier kan den kombineras för att producera 400V eller till och med 800V som är vanliga för vanliga elfordon.
Även om detta är ett tydligt språng är inte ens dessa högteknologiska celler redo för bästa sändning alls. Deras energitäthet är bara försumbara 25 wattimmar per kilogram, och deras strukturella styvhet är 25 gigapascal (GPa), vilket bara är lite starkare än glasfibern i ramen. Men med finansiering från Rymdstyrelsen använder den senaste versionen nu mer kolfiber istället för aluminiumfolieelektroder, som forskare hävdar har styvhet och energitäthet. Faktum är att dessa senaste kol/kol-batterier förväntas producera upp till 75 wattimmar el per kilogram och en Youngs modul på 75 GPa. Denna energitäthet kan fortfarande ligga bakom traditionella litiumjonbatterier, men dess strukturella styvhet är nu bättre än aluminium. Med andra ord kan det diagonala batteriet för elfordonschassit tillverkat av dessa batterier vara strukturellt lika starkt som batteriet tillverkat av aluminium, men vikten kommer att minska kraftigt.
Den första användningen av dessa högteknologiska batterier är nästan säkert hemelektronik. Chalmers professor Leif Asp sa: "Om några år är det fullt möjligt att göra en smartphone, laptop eller elcykel som bara väger hälften av dagens och är mer kompakt." Men som den ansvarige för projektet påpekade, "Vi Det är egentligen bara begränsad av vår fantasi här."
Batteriet är inte bara grunden för moderna elfordon, utan också dess svagaste länk. Även den mest optimistiska prognosen kan bara se två gånger den nuvarande energitätheten. Tänk om vi vill få den otroliga räckvidden som vi alla har lovat – och det verkar som om någon varje vecka lovar 1 000 kilometer per laddning? — Vi måste göra bättre ifrån oss än att lägga till batterier i bilar: vi måste göra bilar av batterier.
Experter säger att tillfällig reparation av vissa skadade rutter, inklusive Coquihalla-motorvägen, kommer att ta flera månader.
Postmedia har åtagit sig att upprätthålla ett aktivt men privat diskussionsforum och uppmuntrar alla läsare att dela sina åsikter om våra artiklar. Det kan ta upp till en timme innan kommentarer visas på webbplatsen. Vi ber dig att hålla dina kommentarer relevanta och respektfulla. Vi har aktiverat e-postmeddelanden – om du får ett kommentarsvar, om en kommentarstråd du följer uppdateras eller om du följer en användares kommentar kommer du nu att få ett e-postmeddelande. Besök våra riktlinjer för communityn för mer information och detaljer om hur du justerar e-postinställningar.