Bei der kürzlichen Vorstellung seiner BEV-Fabrik gab Toyota bekannt, dass die Produktion der nächsten Generation von BEVs im Jahr 2026 beginnen wird. Das Unternehmen plant, fortschrittliche EVs anzubieten, die "als Fahrmaschinen geliebt werden":
"Sie werden nicht nur anders konstruiert und gebaut sein, sondern auch von einer Reihe neuer, fortschrittlicher Batterien angetrieben, die speziell entwickelt wurden, um die unterschiedlichen Bedürfnisse und Erwartungen der Toyota-Kunden zu erfüllen."
Takero Kato, Präsident von Toyotas BEV-Fabrik, wies darauf hin, dass die BEVs der nächsten Generation erstmals 2026 auf den Markt kommen werden und dass 1,7 Millionen der 3,5 Millionen BEVs, die Toyota bis 2030 verkaufen will, diese Modelle der nächsten Generation sein werden. Er betonte auch, dass eine Reihe von Batterietechnologien der Schlüssel dazu sein wird, BEVs für ein breiteres Spektrum von Kunden und deren Bedürfnisse attraktiv zu machen.
"Wir werden verschiedene Optionen für Batterien brauchen, so wie wir verschiedene Varianten von Motoren haben. Es ist wichtig, Batterielösungen anzubieten, die mit einer Vielzahl von Modellen und Kundenbedürfnissen kompatibel sind", sagte Takero Kato.
Toyota stellte vier Batterien der nächsten Generation vor, darunter die neuesten Fortschritte bei Flüssig- und Festelektrolyten, und gab einen Ausblick auf zwei weitere Schritte in der Festelektrolyt-Batterietechnologie.
Verbesserte Leistung von Flüssigelektrolytbatterien
Batterien mit flüssigen Elektrolyten, die derzeit die Haupttechnologie für BEVs sind, werden von Toyota weiterentwickelt, um eine höhere Energiedichte, wettbewerbsfähige Kosten und höhere Ladegeschwindigkeiten zu erreichen. Es gibt drei Haupttechnologien, die für Flüssigelektrolytbatterien entwickelt werden: 'Performance', 'Popularised' und 'High Performance'.
1. Leistung [Lithium-Ionen]
Die Performance-Lithium-Ionen-Batterie, die mit der nächsten Generation von BEVs eingeführt werden soll, die 2026 auf den Markt kommen soll, wird in Verbindung mit einer verbesserten Aerodynamik und einem geringeren Fahrzeuggewicht die Reichweite von BEVs auf über 800 km erhöhen.
- 20% Kostenreduzierung (im Vergleich zum aktuellen Toyota bZ4X)
- Schnelle Aufladezeit von 20 Minuten oder weniger (Ladezustand oder SOC = 10-80%)
- Zeitplan: voraussichtlich 2026
2. Popularisierung [Lithium-Eisen-Phosphat]
Toyota entwickelt qualitativ hochwertige, kostengünstige Batterien, um die Attraktivität von BEVs zu erhöhen, indem den Kunden eine Vielzahl von Batterieoptionen zur Verfügung gestellt wird, ähnlich wie heute bei den verschiedenen Antriebssträngen. Die Popularisation-Batterie basiert auf der bipolaren Technologie, die Toyota mit seinen NiMh-Hybridbatterien für Elektrofahrzeuge eingeführt und bestätigt hat, kombiniert mit preiswertem Lithiumeisenphosphat (LiFePO) als Kernmaterial.
Von der Popularisierungsbatterie werden folgende Vorteile erwartet
- Erhöhung der Reichweite um 20 % (im Vergleich zur aktuellen bZ4X)
- 40 % geringere Kosten (im Vergleich zur aktuellen bZ4X)
- Schnelle Aufladezeit von 30 Minuten oder weniger (SOC = 10-80%)
- Zeitplan: voraussichtlich 2026 - 2027
3. Leistungsstarke [Lithium-Ionen]
Toyota entwickelt auch eine Hochleistungsbatterie, die die bipolare Struktur mit Li-Ion-Chemie und einer Hoch-Nickel-Kathode kombiniert, um weitere Fortschritte zu erzielen und die Reichweite auf über 1000 km zu erhöhen, wenn sie mit verbesserter Aerodynamik und reduziertem Fahrzeuggewicht kombiniert wird.
Die High-Performance-Batterie wird voraussichtlich auch Folgendes bieten:
- Weitere Kostensenkung um 10 % im Vergleich zur Performance-Batterie
- Schnellladezeit von 20 Minuten oder weniger (SOC = 10-80%)
- Zeitplan: voraussichtlich 2027 - 2028
Durchbruch bei Festkörperbatterien [Lithium-Ionen]
Toyota hat einen technologischen Durchbruch bei der Verbesserung der Haltbarkeit von Lithium-Ionen-Festkörperbatterien erzielt, der seit langem als potenzieller Wegbereiter für BEVs angesehen wird. Die Festkörperbatterien von Toyota haben einen festen Elektrolyten, der eine schnellere Bewegung der Ionen und eine größere Toleranz gegenüber hohen Spannungen und Temperaturen ermöglicht.
Aufgrund dieser Eigenschaften eignen sich Festkörperbatterien für schnelles Laden und Entladen und liefern mehr Leistung in einer kleineren Form.
Der Nachteil war bisher eine erwartete kürzere Lebensdauer der Batterien. Mit den jüngsten technologischen Fortschritten von Toyota wurde diese Herausforderung jedoch überwunden, und das Unternehmen hat seinen Schwerpunkt auf die Massenproduktion von Festkörperbatterien verlagert. Ziel ist es, bis zum Jahr 2027-28 für die kommerzielle Nutzung bereit zu sein.
Während die Solid-State-Batterie ursprünglich für die Einführung in HEVs vorgesehen war, konzentriert sich Toyota jetzt vor allem auf die nächste Generation von BEVs.
Toyotas erste Solid-State-Batterie wird voraussichtlich Folgendes bieten
- 20% mehr Reichweite im Vergleich zur Performance-Batterie (ca. 1000 km)
- Schnelle Ladezeit von 10 Minuten oder weniger (SOC = 10-80%)
Weitere Solid-State-Entwicklungsaktivitäten
Toyota hat bereits eine höher spezifizierte Li-Ionen-Festkörperbatterie in der Entwicklung, die im Vergleich zur Performance-Batterie eine 50 %ige Steigerung der Reichweite ermöglichen soll.
Optimierung der Batteriehöhe zur Verbesserung der Reichweite
Laut Toyota spielt die Aerodynamik eine Schlüsselrolle bei der Bestimmung der Reichweite eines jeden Fahrzeugs. In dem Bestreben, die Reichweite von BEVs zu maximieren, liegt der Schwerpunkt natürlich zunehmend auf der Reduzierung oder Optimierung des Luftwiderstandsbeiwerts (Cd). Japans größter Automobilhersteller geht jedoch noch einen Schritt weiter und konzentriert sich auf den CdA-Wert (Cd multipliziert mit A, Frontfläche), der aufgrund des Multiplikatoreffekts der Frontfläche einen viel größeren Einfluss auf die Reichweite eines Fahrzeugs hat.
Im Mittelpunkt der Überlegungen von Toyota steht die Höhe der Batterie, die normalerweise unter dem Fahrzeugboden untergebracht ist. Dies kann dazu führen, dass die Gesamthöhe des Fahrzeugs zunimmt, was wiederum einen überproportionalen Multiplikatoreffekt auf den CdA-Wert und damit auf die Reichweite des Fahrzeugs hat.
Wenn die Höhe der Batterie verringert werden kann, kann folglich auch die Gesamthöhe des Fahrzeugs verringert, der CdA-Wert verbessert und die Gesamtreichweite erhöht werden.
Deshalb entwickelt Toyota auch eine immer flachere Batterietechnologie. Heute ist das Batteriepaket des bZ4X einschließlich Gehäuse rund 150 mm hoch. Für die Zukunft plant Toyota, die Höhe der Batterie auf 120 mm zu reduzieren, bei Hochleistungssportwagen, bei denen auch eine niedrige Hüftposition erwünscht ist, sogar auf 100 mm. Diese Fortschritte bei der Batteriehöhe können sich positiv auf die Reichweite, das Fahrverhalten und die Verpackung auswirken, je nachdem wie sie im Fahrzeug eingesetzt werden.
Quelle: Toyota