Hoja de ruta de Toyota para el desarrollo tecnológico de sus coches eléctricos basados en batería

Juanchoo

Forero Experto
Toyota acaba de desvelar cual será su hoja de ruta para el desarrollo e implantación tecnológica de sus baterías

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Con el reciente lanzamiento de su fábrica de vehículos eléctricos (EV), Toyota Motor Corporation (Toyota) reveló que sus BEV (vehículos eléctricos de batería) de próxima generación comenzarán a producirse en 2026.

Toyota planea ofrecer BEV de especificaciones avanzadas que sean apreciados como máquinas de conducción.

No sólo se diseñarán y construirán de manera diferente, sino que también estarán propulsados por una gama de nuevas baterías avanzadas desarrolladas específicamente para superar las diversas necesidades y expectativas de los clientes de Toyota.

Durante un taller técnico reciente bajo el tema "Cambiemos el futuro de los automóviles", Toyota comunicó una primera visión de sus innovadoras tecnologías BEV de próxima generación, incluida una vista previa de su plan de implementación de tecnología avanzada de baterías.

Takero Kato, presidente de la fábrica de BEV de Toyota, indicó que los BEV de próxima generación llegarán al mercado por primera vez en 2026 y que 1,7 millones de los 3,5 millones de BEV que Toyota espera vender para 2030 serán estos modelos de próxima generación. También destacó que una gama de tecnologías de baterías será clave para atraer los BEV a una gama más amplia de clientes y sus necesidades.

Necesitaremos varias opciones para las baterías, al igual que tenemos diferentes variaciones de motores. Es importante ofrecer soluciones de baterías compatibles con una variedad de modelos y necesidades de los clientes” – Takero Kato, Presidente, BEV Factory

Toyota ha presentado cuatro baterías de próxima generación que incluyen avances de última generación con electrolitos líquidos y sólidos, y ha ofrecido un adelanto de dos pasos más con la tecnología de baterías de electrolito sólido.

Mejora del rendimiento de las baterías de electrolito líquido

Toyota está desarrollando aún más las baterías con electrolitos líquidos, que actualmente son la tecnología principal para los BEV, para ofrecer una mejor densidad de energía, competitividad de costos y velocidades de carga.

Hay tres tecnologías principales en desarrollo para baterías de electrolito líquido: ‘Performance’, ‘Popularised’ and ‘High Performance’ .


1. Performance[Iones de litio]

La batería Performance Li-Ion, que se introducirá con los BEV de próxima generación que se introducirán en 2026, aumentará la autonomía de crucero de los BEV a más de 800 km cuando se combine con una aerodinámica mejorada y un peso reducido del vehículo.

20% de reducción en el costo (en comparación con el actual bZ4X BEV)
Tiempo de recarga rápida de 20 minutos o menos (SOC*1 = 10-80%)
Calendario: previsto para 2026
*1 SOC – Estado de carga


2. Popularised [Fosfato de hierro y litio]

Toyota está desarrollando baterías de alta calidad y de menor costo para respaldar el atractivo más amplio de los BEV al ofrecer a los clientes una variedad de opciones de baterías, similar a la elección que tienen hoy con diferentes sistemas de propulsión.

La batería Popularisation se construye utilizando la tecnología bipolar en la que Toyota fue pionera y confirmó con sus baterías de vehículos eléctricos híbridos NiMh, combinada con fosfato de hierro y litio de bajo costo (LiFePO) como material central.

Se espera que la batería de Popularización ofrezca:

Aumento del 20 % en la autonomía de crucero (en comparación con el bZ4X actual)
40% de reducción en el costo (en comparación con el bZ4X actual)
Tiempo de recarga rápida de 30 minutos o menos (SOC*1= 10-80%)
Calendario: previsto para 2026-27
Figura: Estructura monopolar versus bipolar

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3. Alto High Performance[iones de litio]

Toyota también está desarrollando una batería de alto rendimiento que combina la estructura bipolar con la química de Li-Ion y un cátodo con alto contenido de níquel para lograr mayores avances y aumentar aún más la capacidad de autonomía a más de 1.000 km cuando se combina con una aerodinámica mejorada y un peso reducido del vehículo.

También se espera que la batería de alto rendimiento ofrezca:

Reducción adicional del coste del 10 % en comparación con la batería Performance
Tiempo de carga rápida de 20 minutos o menos (SOC*1 = 10-80%)
Calendario: previsto para 2027-28


Avance con baterías de estado sólido [iones de litio]


Considerado durante mucho tiempo como un potencial revolucionario para los BEV, Toyota ha logrado un avance tecnológico en su búsqueda por mejorar la durabilidad de las baterías de estado sólido de Li-Ion.

Las baterías de estado sólido de Toyota tienen un electrolito sólido, lo que permite un movimiento más rápido de iones y una mayor tolerancia a altos voltajes y temperaturas.

Estas cualidades hacen que las baterías de estado sólido sean adecuadas para una carga y descarga rápidas y para entregar más energía en un formato más pequeño.

La compensación, hasta ahora, ha sido una duración esperada de la batería más corta. Sin embargo, los recientes avances tecnológicos de Toyota han superado este desafío y la compañía ha cambiado su enfoque hacia la producción en masa de baterías de estado sólido.

El objetivo es estar listo para uso comercial en 2027-28.

Y, aunque inicialmente estaba previsto introducir el estado sólido en los HEV, el enfoque de Toyota ahora se centra principalmente en los BEV de próxima generación.

Se espera que la primera batería de estado sólido de Toyota ofrezca:

Aumento del 20 % en la autonomía de crucero en comparación con la batería Performance (aprox. 1000 km)
Tiempo de carga rápida de 10 minutos o menos
(SOC*1 = 10-80%)


Mayor actividad de desarrollo de estado sólido

Toyota ya tiene en desarrollo una batería de estado sólido de iones de litio de mayor especificación que tiene como objetivo una mejora del 50% en la autonomía de crucero en comparación con la batería Performance.

Optimización de la altura de la batería para mejorar el alcance

La aerodinámica juega un papel clave a la hora de determinar la autonomía de todos los vehículos.

Naturalmente, en la búsqueda de maximizar la gama de BEV hay un enfoque cada vez mayor en reducir u optimizar las clasificaciones de Cd (coeficiente de resistencia aerodinámica).

La consideración de Toyota va un paso más allá al centrarse en CdA (Cd multiplicado por A, área frontal) que, debido al efecto de multiplicación del área frontal, tiene una influencia mucho mayor en la capacidad de autonomía de un vehículo.

Un elemento central del pensamiento de Toyota es la altura de la batería, que normalmente está empaquetada debajo del piso del vehículo. Esto puede provocar un aumento general de la altura del vehículo, lo que tiene un efecto multiplicado desproporcionado en el CdA y, en consecuencia, en la autonomía del vehículo.

Si se puede reducir la altura de la batería, se puede reducir la altura total del vehículo, mejorar el CdA y aumentar la autonomía general.


Por ello, Toyota también está desarrollando una tecnología de baterías cada vez más planas.

Actualmente, la batería del bZ4X, incluida la carcasa, tiene una altura de unos 150 mm. Mañana, Toyota planea reducir la altura de la batería a 120 mm, e incluso a 100 mm en el caso de vehículos deportivos de alto rendimiento en los que también es deseable una posición baja de la cadera.

Estos avances en la altura de la batería pueden tener impactos positivos en la autonomía, el compromiso de conducción y el embalaje dependiendo de cómo se implementen en el vehículo.


Fte.: Toyota

 
Durante su taller técnico "Cambiemos el futuro de los coches" celebrado este verano en Japón, Toyota mostró a sus críticos algunos de los ases que tiene en la manga: un Toyota Crown eléctrico con 1.500 km de autonomía que llegaría al mercado en 4 años.

Sería dotar a su buque insignia de unas baterías de estado sólido con una amplia autonomía y unos tiempos de recarga espectaculares, convirtiéndolo en el mejor coche eléctrico del mundo. Este sería el reto de Toyota.

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Toyota Crown 2023

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Pero el reto de Toyota no se quedaría en el uso de las baterías de estado sólido, sino que Toyota está también preparando una tecnología de reducción de la resistencia aerodinámica, que dice estar "basada en la aerodinámica hipersónica de los cohetes". Toyota habría colaborado con Mitsubishi Heavy Industries para generar esta nueva tecnología con el fin de reducir la resistencia aerodinámica en cualquier forma. Minimizar la resistencia aerodinámica mejoraría el rendimiento de los BEV "más allá de las expectativas del cliente". Al poder reducir la resistencia aerodinámica sin verse restringido por la forma del automóvil, se esperaba que combinara un diseño y un embalaje atractivos con un rendimiento aerodinámico (nivel Cd0,1 a la vista).

"Se está desarrollando tecnología en diferentes rangos de velocidad, aplicando el conocimiento del control de la capa límite en el rango de velocidad ultra alta obtenido de la tecnología aeroespacial", dijo el fabricante de automóviles.

Una de las ideas de Toyota es equipar en las gamas más populares o de acceso baterías de litio y fosfato de hierro, las LFP que tanto usan las marcas chinas, en versión bipolar. Estas baterías bipolares son baterías de iones de litio que constan de electrodos apilados conectados en serie. A diferencia de las baterías de iones de litio convencionales, estos electrodos tienen una estructura "bipolar". Esto significa que los materiales activos para el cátodo de la batería y los materiales activos para el ánodo se aplican a un soporte de electrodo común. De este modo, las celdas individuales de iones de litio ya no se empaquetan por separado en carcasas de aluminio, sino que sólo la pila de electrodos terminada recibe una carcasa fija.
 

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