生产电动汽车中碳排放最密集的部分是生产用于汽车的电池。例如,建造一辆保时捷Taycan的过程中,大约40%的排放来自于这项任务。
为了减少这些排放,保时捷正从多个角度瞄准电池制造过程——要求供应商使用可再生能源,从地区采购原材料,并开发更节能的电池化学物质。
对于保时捷来说,这个任务迫在眉睫。
受主要在欧洲和中国收紧排放法规的推动,这家德国跑车制造商设定了到2030年实现碳中和的目标。为了达到这一目标,保时捷正在将它的产品阵容电动化,从四门的Taycan快背车开始。
2022年,保时捷将推出最畅销的Macan紧凑型跨界车的纯电动版。展望未来,保时捷希望使其Boxster跑车和中型卡宴跨界车电动化。
电动汽车生命周期中产生的二氧化碳排放量中,近一半是在制造阶段产生的。这些排放大多与原材料的提取和加工有关。
将这些原材料(通常要跨越半个地球)运到电池厂,然后再运到汽车装配厂,进一步增加了排放足迹。
保时捷表示,其供应链排放的温室气体占该公司总排放量的约20%。到2030年,随着更多的生产转向电动汽车,这一比例可能会上升到接近40%。
作为回应,保时捷正在向供应商施压,要求他们只使用可再生能源生产电池和其他部件。保时捷表示,长期来看,不愿转向认证绿色能源的供应商将不再被考虑签订合同。
电池生产中的一个主要排放源发生在镍和钴等原材料的加工过程中。保时捷高压系统概念高级经理本杰明·帕森伯格(Benjamin Passenberg)表示,相关的冶炼和净化过程非常耗能。
“绿色能源是非常重要的,尤其是在电池生产中,你需要大量的能量来加热东西。”帕森伯格在一个媒体活动上告诉《汽车新闻》。
保时捷树立了榜样。这家汽车制造商表示,它将在未来10年投资超过11亿美元用于脱碳措施,包括减少装配厂的二氧化碳排放。例如,在斯图加特的祖芬豪森工厂生产的Taycan自投产以来一直是碳中和的。
但是仅仅使用绿色能源生产电池,还不足以让保时捷达到其雄心勃勃的排放目标。这需要对电池本身进行重新设计。
为了实现这一目标,保时捷正在开发一种电池,据说这种电池可以储存更多的能量,充电更快,而且碳足迹更轻。
该技术依赖于在锂离子电池中使用更多的硅作为负极材料,而不仅仅是通常使用的石墨。
保时捷电动汽车部门负责人奥特马尔·毕舍(Otmar Bitsche)表示,理论上,硅阳极的能量密度约为石墨阳极的10倍。
“我们预计与传统的锂离子电池相比,每升电池大约多20%到25%的瓦时数电量。”毕舍说。
节能电池意味着汽车所需的动力更少,从而减少了电池组的总体重量和占地面积——这是电动汽车的一个关键要求。
与圆柱形电池设计相比,这种新型电池的“软包”电池设计减少了铝外壳材料,因此在环保方面也是可持续的。铝生产是碳排放的主要排放源。
值得注意的是,新电池的钴含量将低于典型的锂离子电池。
帕森伯格说:“钴很难找到来源——全世界只有少数几个矿场,而且往往在人权问题严重的国家。”
在Taycan的电池中,钴占正极材料的20%。保时捷希望它的新技术将钴含量减少到5%到10%。
为了进一步减少排放,保时捷将从靠近新电池生产地点的欧洲工厂采购钴、镍和其他电池原材料,这些工厂靠近保时捷的魏斯萨赫开发中心。
毕舍说,从德国施瓦兹海德而不是中国购买阴极材料,可以减少25%的二氧化碳排放。
保时捷希望在2024年底或2025年初实现高性能电池的商业化。计划中工厂的目标是达到最低年产能100 MWh——足以供应1000辆汽车。
最初的应用将是在赛车领域,在这一领域,高性能和快速充电的能力将受到重视。
“我们通常需要两到三年的时间来完成向量产车型的转移。”毕舍表示,“因此,在2025年以后,你会在量产汽车中看到它。”