In occasione del recente lancio della sua “BEV Factory”, Toyota Motor Corporation (Toyota) ha confermato che i suoi BEV (veicoli elettrici a batteria) di prossima generazione entreranno in produzione a partire dal 2026.
Toyota prevede di offrire BEV con tecnologie avanzate, che non tralasciano il piacere di guida.
Non solo saranno progettati e costruiti in modo innovativo, ma saranno anche alimentati da una gamma di nuove batterie avanzate sviluppate appositamente per superare le diverse esigenze e aspettative dei clienti Toyota.
Nel corso di un recente workshop tecnico sul tema "Let's change the future of cars", Toyota ha condiviso una prima visione delle sue tecnologie rivoluzionarie per i BEV di prossima generazione, con un'anteprima del piano di lancio delle più nuove e avanzate tecnologie nel campo delle batterie.
Takero Kato, presidente della Toyota BEV Factory, ha affermato che i BEV di nuova generazione debutteranno sul mercato nel 2026 e che 1,7 milioni dei 3,5 milioni di BEV che Toyota prevede di vendere entro il 2030 saranno modelli di nuova generazione. Ha inoltre sottolineato che una serie di tecnologie per le batterie saranno la chiave per rendere i BEV appetibili a una più ampia gamma di clienti e compatibili con le loro esigenze.
“Avremo bisogno di diverse opzioni per le batterie, proprio come abbiamo diverse varianti di motori. È importante offrire soluzioni di batterie compatibili con una varietà di modelli e di esigenze dei clienti” ha dichiarato Takero Kato.
Toyota ha presentato quattro batterie di nuova generazione che vantano novità all'avanguardia con elettroliti liquidi e solidi, e ha dato un'anteprima di due ulteriori passi avanti con la tecnologia delle batterie a elettroliti solidi.
Migliori prestazioni dalle batterie a elettroliti liquidi
Le batterie con elettroliti liquidi, che attualmente rappresentano la tecnologia principale per i BEV, sono in fase di ulteriore sviluppo da parte di Toyota per migliorare la densità energetica, la competitività dei costi e la velocità di ricarica.
Esistono tre linee principali di sviluppo per le batterie a elettroliti liquidi: "Performance", "Popularisation" e "High Performance"
- Performance [ioni di litio]
Destinata a essere introdotta con i BEV di prossima generazione, che saranno disponibili dal 2026, la batteria Performance agli ioni di litio aumenterà l'autonomia dei BEV fino a oltre 800 km, in abbinamento con una migliore aerodinamica e una riduzione del peso del veicolo.
Inoltre, si prevede che la batteria Performance offra:
- 20% di riduzione dei costi (rispetto all'attuale BEV bZ4X)
- Tempo di ricarica rapida di 20 minuti o meno (SOC*1 = 10-80%)
- Tempistica: introduzione prevista per il 2026
- Popularisation [Litio Ferro Fosfato]
Toyota sta sviluppando batterie di alta qualità e a basso costo per sostenere una più ampia diffusione dei BEV, offrendo ai clienti una varietà di opzioni per le batterie, simile alla scelta che hanno oggi con i diversi gruppi propulsori.
La batteria Popularisation è costruita utilizzando la tecnologia bipolare che Toyota ha sperimentato e confermato con le sue batterie per veicoli ibridi NiMh, combinata con l'economico fosfato di ferro di litio (LiFePO) come materiale di base.
La batteria Popularisation dovrebbe offrire:
- 20% di aumento dell'autonomia (rispetto all'attuale bZ4X)
- 40% di riduzione dei costi (rispetto all'attuale bZ4X)
- Tempo di ricarica rapida di 30 minuti o meno (SOC*1= 10-80%)
· Tempistica: introduzione prevista per il 2026-27
- High-Performance [ioni di litio]
Toyota sta inoltre sviluppando una batteria ad alte prestazioni che combina la struttura bipolare con la chimica degli ioni di litio e un catodo ad alto tenore di nichel per ottenere maggiori progressi e aumentare ulteriormente l’ autonomia fino a oltre 1000 km, in combinazione con una migliore aerodinamica e una riduzione del peso del veicolo.
La batteria High-Performance dovrebbe offrire:
- Ulteriore riduzione del 10% del costo rispetto alla batteria Performance
- Tempo di ricarica rapida di 20 minuti o meno (SOC*1 = 10-80%)
- Tempistica: introduzione prevista per il 2027-28
Un passo avanti con le batterie allo stato solido [ioni di litio]
Considerata da tempo come una potenziale svolta per i BEV, Toyota ha fatto un passo avanti tecnologico nel tentativo di migliorare la durata delle batterie allo stato solido agli ioni di litio.
Le batterie Toyota allo stato solido hanno un elettrolita solido che consente un movimento più rapido degli ioni e una maggiore tolleranza alle alte tensioni e alle temperature.
Queste qualità rendono le batterie allo stato solido adatte alla carica e alla scarica rapida e alla fornitura di maggiore potenza in un formato più piccolo.
Il compromesso, fino ad ora, è stato un inferiore vita attesa delle batterie. Tuttavia, i recenti progressi tecnologici di Toyota hanno superato questa sfida e l'azienda si è concentrata sulla produzione di massa di batterie allo stato solido.
L'obiettivo è quello di essere pronti per l'uso commerciale entro il 2027-28.
Inoltre, mentre lo stato solido era inizialmente previsto per l'introduzione sugli HEV, l'attenzione di Toyota è ora rivolta principalmente ai BEV di prossima generazione.
La prima batteria allo stato solido di Toyota dovrebbe offire:
- 20% di miglioramento nell’autonomia rispetto alla batteria Performance (circa 1000 km)
- Tempo di ricarica rapida di 10 minuti o meno (SOC*1 = 10-80%)
Ulteriori attività di sviluppo dello stato solido
Toyota ha già in fase di sviluppo una batteria allo stato solido agli ioni di litio con specifiche ancora più elevate che mira a un miglioramento del 50% nell'autonomia rispetto alla batteria Performance.
Ottimizzazione dell'altezza della batteria per migliorare l’autonomia
L'aerodinamica gioca un ruolo chiave nel determinare l'autonomia di tutti i veicoli.
Naturalmente, nel tentativo di massimizzare l’autonomia dei BEV, si punta sempre più alla riduzione o all’ottimizzazione del coefficiente di resistenza aerodinamica (Cd).
La considerazione di Toyota va oltre, concentrandosi sul CdA (Cd moltiplicato per A, area frontale) che, a causa dell’effetto moltiplicativo dell’area frontale, ha un impatto decisamente maggiore sull’autonomia di un veicolo.
Al centro del pensiero di Toyota c’è l’altezza della batteria, che in genere è posizionata sotto il pianale del veicolo. Ciò può portare ad un aumento complessivo dell’altezza del veicolo, che ha quindi un effetto moltiplicativo più che proporzionale sul CdA e di conseguenza sull’autonomia del veicolo.
Se l'altezza della batteria può essere ridotta, ne consegue che l'altezza complessiva del veicolo può diminuire, il CdA può essere migliorato e l'autonomia complessiva può essere aumentata.
Pertanto, Toyota sta sviluppando anche una tecnologia per avere batterie sempre più piatte.
Oggi il pacco batteria del bZ4X, compreso il case, è alto circa 150 mm. Un domani, Toyota prevede di ridurre l'altezza della batteria a 120 mm e addirittura a 100 mm nel caso di veicoli sportivi ad alte prestazioni in cui è auspicabile anche un’altezza ridotta del punto d’anca.
Questi miglioramenti in termini di altezza della batteria possono avere effetti positivi sull’autonomia, sul feeling di guida e sul packaging, a seconda di come vengono distribuiti nel veicolo.
*1 SOC – State of Charge
