stomp Kunnen elektrische voertuigen voor koude klimaten een voertuigoptie worden? - Securities.io
Verbind je met ons

Vervoer

Kunnen elektrische voertuigen voor koude klimaten een optie worden?

mm
Bijgewerkt

Securities.io hanteert strenge redactionele normen en kan een vergoeding ontvangen voor beoordeelde links. Wij zijn geen geregistreerde beleggingsadviseur en dit is geen beleggingsadvies. Bekijk onze affiliate openbaarmaking.

EV-adoptiesnelheid koelt af

Elektrificatie is een trend die de wereld overneemt. Dit geldt voor elektrische voertuigen, maar ook voor verwarmings- en industriële processen. Maar het is nog niet allemaal perfect, want klassieke lithium-ionbatterijen hebben een ernstige prestatiedaling bij koude temperaturen. Dus hoewel dit niet echt een probleem is in Californië of China, twee hotspots van EV-adoptie, kan het een serieus probleem zijn op noordelijke breedtegraden.

Ondanks deze beperkingen zien we dat de adoptiegraad van elektrische auto's hoog is in landen als Noorwegen (72% elektrische auto's en 14% hybrides). Dit wijst erop dat de bevolking zeer bereid is over te stappen op elektrische auto's.

Toch kan het geval van de buurlanden van Noorwegen erop wijzen dat zonder grootschalige subsidies zoals die in Noorwegen, de acceptatie in de regio onder de 50% zou kunnen blijven.

Als batterijsystemen de prestaties in de kou verbeteren, zouden de regio en andere vergelijkbare landen tot de eerste landen kunnen behoren die 100% BEV (Battery Electric Vehicles) bereiken.

Tot nu toe was de belangrijkste hoop op verbetering van de prestaties bij lage temperaturen gebaseerd op natriumionbatterijen, vooral met de solide vooruitgang die is geboekt door het Chinese bedrijf CATL (volg de link voor het bijbehorende rapport). Maar een nieuw concept zou de weg kunnen openen voor lithium-ionbatterijen die specifiek zijn aangepast aan koude omstandigheden.

Het werd onderzocht door Chinese onderzoekers aan de Donghua University (China), Fudan University, Qingdao University en Inner Mongolia University. Ze publiceerden onlangs hun resultaten in Angewandte Chemie onder de titel "Negatief thermisch expansiegedrag dat goede elektrochemische energieopslagprestaties bij lage temperaturen mogelijk maakt1'.

Problemen met kou bij lithium-ionbatterijen

Lithium-ionbatterijen zijn nog steeds de krachtigste en meest energierijke vorm van batterijen die momenteel beschikbaar zijn op de schaal die nodig is voor elektrische voertuigen. Dit zou in de toekomst kunnen veranderen met vaste-stofbatterijen. Of misschien verbeterde lithium-ionbatterijen zoals honingraatbatterijen zullen net zo efficiënt zijn als solid-state technologieën.

Maar in beide gevallen blijft het probleem van de prestaties bij koud weer bestaan. De reden hiervoor is dat koud weer, met name temperaturen onder het vriespunt, de diffusie van lithiumionen in het elektrodemateriaal vertraagt. Tot nu toe wordt dit beschouwd als een fundamentele limiet van de technologie, aangestuurd door de fysica van hoe lithiumionen reageren bij koude temperaturen.

De enige alternatieven in EV's waren om de batterij-energie te gebruiken om het warm te houden (energieverspilling) of om grote genoeg batterijpakketten te installeren zodat het bereikverlies acceptabel is voor de gebruiker. Tot nu toe tenminste.

Negatieve thermische expansie (NTE) elektroden

Het belangrijkste concept dat de onderzoekers gebruiken, is om een ​​kenmerk te gebruiken dat negatieve thermische expansie wordt genoemd voor het elektrodemateriaal, of NTE. Dit zijn materialen die uitzetten wanneer ze afkoelen, in de tegenovergestelde richting van de meeste materialen, met name metalen.

Een voorbeeld uit het dagelijks leven is water. Bij bevriezing zet het uit, waardoor ijs minder dicht wordt dan vloeibaar water.

De testen werden uitgevoerd met lithiumtitaniumfosfaat LiTi2(PO4)3 of “LTP”.

LTP

Dit materiaal bestaat uit een kristalstructuur die een 3D-rooster van TiO6-octaëders en PO4-tetraëders vormt. Dit creëert een open, flexibele structuur die zowel "holtes" als "kanalen" bevat, waar lithiumionen zich kunnen nestelen.

Bij afkoeling strekt de kristalstructuur zich uit langs een van de kristalassen. Hierdoor worden de afstanden tussen zuurstofatomen groter en worden de holtes in het rooster breder.

De grotere ruimte in koude kristallen vergemakkelijkt de opslag en het transport van de lithiumionen.

Sterke koude prestaties

De toenemende grootte van de holtes heft de lagere mobiliteit van lithiumionen niet volledig op, maar het helpt wel veel. De onderzoekers ontdekten dat bij -10 °C de diffusiesnelheid van lithiumionen nog steeds 84% ​​was van de waarde die bij 25 °C werd verkregen. Ze testten ook hoe efficiënt en stabiel zo'n batterij zou zijn.

Elektrochemische testen op koolstofgecoate LTP bij -10 °C lieten goede elektrochemische prestaties zien met een hoge capaciteit en een hoog snelheidsvermogen. De duurzaamheid van de batterij was ook hoog, zonder significante degradatie van de retentiecapaciteit over 1000 laad-/ontlaadcycli (96.8% capaciteitsretentie).

Toekomstige toepassingen

Er zal onderzoek moeten worden gedaan naar het potentieel van dit nieuwe type elektrode in speciaal gebouwde elektrische voertuigen voor koude klimaten.

Dit zal waarschijnlijk een vereiste worden voor elektrische auto's die in gebieden met strenge winters moeten rijden, zoals Canada, Scandinavië, Rusland, bergachtige gebieden, etc. In ieder geval moet het de standaard worden, en niet alleen een leuke tweede auto voor rijke bestuurders.

Het is ook mogelijk dat er ander negatief thermisch expansie-elektrodemateriaal bestaat dat nog betere elektrochemische eigenschappen vertoont. Dus hoogstwaarschijnlijk is er meer onderzoek nodig om het ideale elektrodemateriaal voor koud weer te vinden.

Op de lange termijn kan deze technologie ook belangrijke toepassingen hebben in de ruimtevaart. Voertuigen en energieopslagsystemen die in een baan om de aarde, op de maan of op Mars opereren, vereisen waarschijnlijk uitstekende prestaties, zelfs in extreem koude omgevingen.

Investeren in geavanceerde batterijtechnologieën

Batterijen staan ​​centraal in de trend van elektrificatie, op zichzelf een grote inspanning van meerdere biljoenen dollars om fossiele brandstoffen uit onze energiebronnen te verwijderen.

U kunt via vele makelaars beleggen in batterijgerelateerde bedrijven, en u vindt deze hier op effecten.io, onze aanbevelingen voor de beste makelaars in de Verenigde StatenCanadaAustraliëBrittanniëevenals vele andere landen.

Als u niet geïnteresseerd bent in het kiezen van specifieke batterijbedrijven, kunt u ook kijken naar batterij-ETF's zoals Amplify Lithium- en batterijtechnologie ETF (BATT), Global X's Lithium- en batterijtechnologie ETF (LIT)Of de WisdomTree Battery Solutions UCITS ETF, wat een meer gediversifieerde blootstelling zal bieden om te profiteren van de groeiende batterij-industrie.

CATL (300750.SZ)

Zoals besproken is CATL een technologische leider met geavanceerde honingraatlithium-ionbatterijen en natrium-ionontwerpen.

Het bedrijf is de wereldleider in batterijproductie en produceert meer dan de helft van het wereldwijde batterijvolume. Het is aanwezig in elke stap van de toeleveringsketen voor batterijproductie.

Dit geldt voor lithium-ionbatterijen, waar het bedrijf al lange tijd een gevestigde leider is. Het is ook sterk in LFP (lithium-ijzer-fosfaat) batterij, met het onlangs aangekondigde verbeterde ontwerp die in slechts 600 minuten 10 km aan bereik kan toevoegen. In totaal zou het rijbereik meer dan 1,000 km (600 mijl) kunnen bedragen, waardoor alle “angstbereik” voor toekomstige EV-bezitters volledig wordt weggenomen.

Tegelijkertijd heeft CATL in het verleden ook indrukwekkende vooruitgang op veel batterijtypen aangekondigd:

Bron: CATL

CATL heeft 3.25 miljard geïnvesteerd in batterijrecyclingcapaciteit in ChinaHet heeft met name een opmerkelijk herstelpercentage bereikt van 99.6% voor nikkel, kobalt, mangaan en 91% voor lithium.

Dankzij de omvang, focus en R&D-prestaties zal CATL waarschijnlijk een voortrekkersrol spelen op het gebied van batterij-innovatie, productie en recycling.

Dit maakt het een belangrijke partner voor EV-fabrikanten, waaronder Tesla, NIO, Ford, Stellantis, enz. met Hyundai onlangs toegevoegd aan CATL's groeiende lijst van strategische alliantiess.

Bovendien kunnen de lessen die in de ene chemie geleerd zijn, ook in een andere toegepast worden. De ontdekking die in dit artikel besproken wordt, kan dus de oorsprong zijn van verrassende combinaties. We kunnen bijvoorbeeld een paar nieuwe ideeën bedenken:

  • Negatieve thermische expansie-elektrode met een honingraatstructuur.
  • Toepassing van negatieve thermische uitzetting op natriumiontechnologie om de ultieme koudebestendige batterij te maken.
  • Door negatieve thermische uitzetting te gebruiken in de ultrastabiele batterijen van CATL voor grootschalige toepassingen, wordt de markt voor het elektriciteitsnet van koude landen veroverd.

De schaalvoordelen die ontstaan ​​doordat we nu al de helft van alle batterijen ter wereld produceren, zijn waarschijnlijk ook van toepassing op het hele bedrijf, ongeacht de specifieke technologie die in een afzonderlijk product wordt gebruikt.

Hoe meer vooruitgang er wordt geboekt op het gebied van batterijtechnologie in het algemeen, hoe waarschijnlijker het is dat CATL deze kan integreren met zijn bestaande ontwerpen. Hierdoor ontstaat een grotere vraag, wat op zijn beurt de schaalvoordelen verder vergroot, in een positieve terugkoppelingslus.

Ten slotte moeten beleggers zich bewust zijn van de groeiende kloof tussen de VS en China, waarbij CATL mogelijk een slachtoffer kan zijn. Het is toegevoegd op de lijst van het Chinese Military Company (CMC) van het Amerikaanse ministerie van Defensie.

CATL zei in een verklaring dat het zich nooit bezig had gehouden met militaire zaken of activiteiten, en dat de toevoeging aan de CMC-lijst “een vergissing” was.

Het bedrijf gaf aan dat het geen substantiële negatieve gevolgen voor zijn bedrijfsvoering verwacht en dat het in overleg is met het Amerikaanse ministerie van Defensie om de situatie aan te pakken, indien nodig met juridische stappen.

Snelle markt

Deze beslissing legt geen directe sancties op aan CATL of andere bedrijven op de lijst, maar kan wel gevolgen hebben voor de aandelenkoers en de toekomstige export van CATL naar westerse markten.

(Je kunt ook lezen ons langere rapport van september 2024, volledig gewijd aan CATL, voor een diepere duik in de geschiedenis en technologie van het bedrijf).


Studie referentie:

1. Li, Q., Yang, L., Liang, G., Yu, J., Huang, S., Wu, L., Lin, C., en Che, R. (2024). Negatief thermisch uitzettingsgedrag waardoor goede elektrochemische energieopslagprestaties bij lage temperaturen mogelijk zijn. Angewandte Chemie International Edition. https://doi.org/10.1002/anie.202419300

Jonathan is een voormalig biochemicus-onderzoeker die heeft gewerkt aan genetische analyse en klinische onderzoeken. Hij is nu aandelenanalist en financieel schrijver met een focus op innovatie, marktcycli en geopolitiek in zijn publicatie 'De Euraziatische eeuw".

Adverteerder openbaarmaking: Securities.io streeft naar strenge redactionele normen om onze lezers nauwkeurige recensies en beoordelingen te bieden. We kunnen een vergoeding ontvangen als u op links klikt naar producten die we hebben beoordeeld.

ESMA: CFD's zijn complexe instrumenten en brengen een hoog risico met zich mee om snel geld te verliezen als gevolg van hefboomwerking. Tussen 74-89% van de rekeningen van particuliere beleggers verliest geld bij het handelen in CFD's. U moet overwegen of u begrijpt hoe CFD's werken en of u het zich kunt veroorloven het grote risico te lopen uw geld te verliezen.

Disclaimer voor beleggingsadvies: De informatie op deze website is bedoeld voor educatieve doeleinden en vormt geen beleggingsadvies.

Disclaimer voor handelsrisico's: Er is een zeer hoog risico verbonden aan het handelen in effecten. Handelen in elk type financieel product, inclusief forex, CFD's, aandelen en cryptocurrencies.

Dit risico is groter bij cryptocurrencies omdat de markten gedecentraliseerd en niet-gereguleerd zijn. Houd er rekening mee dat u een aanzienlijk deel van uw portefeuille kunt verliezen.

Securities.io is geen geregistreerde makelaar, analist of beleggingsadviseur.