- Toyota EV के लिए ऐसी solid-state बैटरी विकसित कर रही है जिसका लक्ष्य 745 मील (लगभग 1,200km) रेंज और 10 मिनट चार्जिंग है। अगर यह संभव होता है, तो लंबी दूरी की EVs के लिए चार्जिंग का बोझ काफी कम हो सकता है
- यह संरचना liquid या paste-type electrolyte की जगह solid electrolyte का उपयोग करती है, इसलिए समान आकार में अधिक बिजली स्टोर कर सकती है और इसी वजह से EV बैटरी के उम्मीदवार के रूप में ध्यान खींच रही है
- solid-state बैटरियों में ठंडे मौसम में performance, बार-बार charge/discharge के बाद degradation, और ऊंची लागत जैसी सीमाएं अभी भी हैं, लेकिन Toyota का कहना है कि उसने रेंज और बैटरी वज़न की समस्या हल कर ली हो सकती है
- पहला उपयोग pure electric vehicle में नहीं बल्कि hybrid vehicles में होने की संभावना है, और बिक्री की तैयारी 2027 या 2028 तक होने की बात कही गई है
- 2012~2014 के electric RAV4 की 103 मील रेंज और bZ4x की लगभग 250 मील रेंज की तुलना में, यह solid-state बैटरी Toyota की electrification strategy को बदलने वाला turning point बन सकती है
745 मील solid-state बैटरी क्या बदलना चाहती है
- माना जाता है कि Toyota बाहरी प्रचार से अधिक research and development विभाग में चुपचाप EV battery breakthrough की तैयारी करती रही है
- विकसित की जा रही solid-state बैटरी का लक्ष्य 745 मील रेंज और 10 मिनट चार्जिंग समय है
- metric मानक में यह लगभग 1,200km रेंज है
- चार्जिंग समय 10 मिनट बताया गया है
- अगर ये आंकड़े हासिल होते हैं, तो mass-produced EVs भी engine और fuel tank वाले वाहनों के करीब लंबी दूरी तय करने की क्षमता पा सकती हैं
- लंबी पारिवारिक यात्राओं के दौरान बार-बार चार्जिंग के लिए रुकने का बोझ कम होने की उम्मीद है
solid-state बैटरियों के फायदे और बची हुई कमजोरियां
- solid-state बैटरी charge को solid electrolyte में स्टोर करती है
- दूसरी सामान्य बैटरियां liquid या paste-type electrolyte का उपयोग करती हैं
- फिलहाल solid-state बैटरियां pacemaker, RFID जैसे कम बिजली मांग वाले छोटे उपकरणों में आम हैं
- उच्च energy density की वजह से यह समान आकार की दूसरी बैटरियों की तुलना में अधिक बिजली स्टोर कर सकती है, इसलिए इन्हें EVs के लिए उपयुक्त उम्मीदवार माना जाता है
- फिर भी कुछ कारण हैं जिनसे इनका कारों और बड़े consumer devices में व्यापक उपयोग मुश्किल रहा है
- ठंडे मौसम में performance कमजोर होती है
- बार-बार charge और discharge के बाद जल्दी कमजोर पड़ने की प्रवृत्ति होती है
- लागत खास तौर पर बहुत अधिक होती है
- इन्हीं सीमाओं के कारण ये laptops, smartphones और automobiles में व्यापक रूप से नहीं फैल पाईं
- EV adoption बढ़ने के साथ बैटरी research की commercial viability 10 साल पहले की तुलना में अधिक बढ़ी है, और researchers solid-state बैटरियों की कमजोरियां दूर करने पर ध्यान दे रहे हैं
- Toyota को पहली ऐसी कंपनी के रूप में देखा जा रहा है जिसने रेंज और बैटरी वज़न की समस्या सुलझाने का संकेत दिया है
hydrogen vehicle strategy से संबंध
- Toyota दूसरी automakers की तुलना में hydrogen vehicles पर ज्यादा जोर देने वाली कंपनी रही है
- Toyota Mirai लगभग hydrogen vehicle segment का प्रतिनिधि मॉडल बन चुका है
- यह sedan रूप में एक सामान्य कार के करीब है
- इसे Camry जैसी छवि देने के लिए डिजाइन किया गया है
- hydrogen fuel cell को एक सामान्य कार में रखा गया, लेकिन बिक्री की सबसे बड़ी रुकावट refueling infrastructure है
- Toyota ने हाल ही में केवल जापान में बिकने वाला Crown hydrogen version भी घोषित किया है
- commercial truck क्षेत्र में भी कंपनी hydrogen उपयोग को जोरदार तरीके से आगे बढ़ा रही है
- पहले ऐसा लगता था कि Toyota बैटरी की तुलना में hydrogen को ज्यादा बढ़त देती है, लेकिन solid-state बैटरी विकास बैटरी और hydrogen दोनों को साथ लेकर चलने वाले approach के ज्यादा करीब है
- automakers के hydrogen vehicle प्रचार में अक्सर यह संदेश आता है कि कोई एक ईंधन energy crisis को हल नहीं कर सकता, और hydrogen fuel cells उस पहेली का सिर्फ एक हिस्सा हैं
Toyota का सावधान EV इतिहास
- Toyota की मौजूदा lineup में battery EVs को सावधानी से लाने की पृष्ठभूमि में पहले वाले electric RAV4 का प्रदर्शन शामिल है
- electric RAV4 2012 से 2014 तक बेचा गया था, और उसकी रेंज 103 मील थी
- कोई गंभीर mechanical defect इसकी मुख्य समस्या नहीं थी, लेकिन इसकी रेंज को रोज़मर्रा के commute के लिए भी कम माना गया
- इसके बाद Toyota ने 2022 में bZ4x crossover SUV पेश की
- bZ4x की रेंज trim के अनुसार बदलती है और लगभग 250 मील के स्तर पर है
- इसे आज कई EVs के समान स्तर पर देखा जाता है
- इस सावधान EV रुख की वजह से Toyota का बैटरी रेंज समस्या के समाधान को सामने रखकर आना एक अप्रत्याशित बदलाव जैसा दिखता है
लॉन्च का तरीका और लागू करने का क्रम
- Toyota लंबी दूरी वाले BEV को तुरंत production में नहीं डाल रही है
- पहला लागू होने वाला वाहन pure EV नहीं बल्कि hybrid होने की संभावना है
- Toyota का कहना है कि यह बैटरी 2027 या 2028 में बिक्री के लिए तैयार हो सकती है
- hybrid से शुरुआत करने का तरीका reliability के लिहाज से buffer का काम कर सकता है
- अगर बैटरी रोज़मर्रा की driving का दबाव नहीं झेल पाती, तब भी internal combustion engine backup मौजूद रहेगा
- इस स्थिति में भी यह 2012 electric RAV4 से बेहतर रेंज दे सकती है
- Toyota पहले भी नए powertrain को practical vehicles में ला चुकी है
- Prius वह practical commuter vehicle है जिसने hybrid cars को आम लोगों तक पहुंचाया
- Toyota Previa एक midship minivan थी, जिसके बारे में कहा जाता है कि oil change के समय आगे की सीट हटाकर floor hatch खोलना पड़ता था
EV competition में इसका महत्व
- Toyota का solid-state बैटरी वादा मौजूदा EV market के मानकों से बेहद मजबूत आंकड़ा है
- तुलना के तौर पर कहा गया है कि Tesla भी अब तक ऐसी कार नहीं बना पाई है जो inline-4 engine और भरे हुए fuel tank वाली कार जैसी रेंज दे सके
- 10 मिनट चार्जिंग और Chicago से Philadelphia तक बिना बीच में चार्ज किए चल पाने की संभावना को साथ में रेखांकित किया गया है
- अगर Toyota अपना वादा पूरा करती है, तो वह मौजूदा EV market की शीर्ष कंपनियों से आगे निकलने की स्थिति में आ सकती है
1 टिप्पणियां
Hacker News की राय
बैटरी का सिर्फ बहुत हल्का होना, आम materials से बनना, या 10,000 cycles झेल लेना काफी नहीं है; उसे कई पहलुओं में अच्छा होना चाहिए और ज्यादातर मानकों पर कम से कम ठीक-ठाक तो होना ही चाहिए
जैसे dollar के हिसाब से capacity, kg के हिसाब से capacity, liter के हिसाब से capacity, charge/discharge speed, charge/discharge losses, आग लगने का जोखिम, materials और manufacturing tools/techniques की उपलब्धता, vibration जैसे mechanical stress को सहने की क्षमता, हर cycle के साथ degradation, high/low charge state में store करने पर degradation, high/low temperature पर performance drop, end-of-life के बाद recyclability — ये सब महत्वपूर्ण हैं
इनमें से कोई एक भी चीज काफी खराब हो तो वह EV battery के उम्मीदवार से पूरी तरह बाहर हो सकती है; उदाहरण के लिए अगर mechanical durability ही खराब हो, तो वाहन में उसका इस्तेमाल शुरू भी नहीं किया जा सकता, भले ही वह stationary storage के लिए ठीक हो
एक non-expert भी कुछ मिनट सोचकर इतनी लंबी सूची निकाल सकता है, इसलिए future battery की कल्पना करते समय यह समझना चाहिए कि आज की lithium-based batteries कितने सारे क्षेत्रों में अच्छी तरह टिकती हैं
और high/low charge state storage या high/low temperature performance जैसी चीजें आजकल BMS संभाल लेता है; जिन मॉडलों में ऐसी सुविधाएँ नहीं हैं, वे पहले ही प्रतिस्पर्धी नहीं रह गए हैं। ऐसा इसलिए संभव हुआ क्योंकि energy density इतनी बढ़ चुकी है कि उस उद्देश्य के लिए कुछ capacity अलग रखी जा सकती है
ज्यादा अहम सवाल यह है कि क्या इस battery को large scale पर manufacture करने की process मौजूद है, और उभरती battery technologies की सफलता या असफलता आखिरकार वहीं तय होती है
यह भी मायने रखता है कि क्या उसे air access चाहिए, या gas vent करनी पड़ती है। hydrogen न भी हो, तब भी इससे अपने आप में कई समस्याएँ पैदा होती हैं
यह भी देखना चाहिए कि charge/discharge range के सिर्फ एक हिस्से को बार-बार इस्तेमाल करने पर performance कितनी गिरती है; इससे पुरानी NiCad batteries का memory effect याद आता है
waste, OSHA, hazardous materials, environment और safety issues भी raw material mining से लेकर अंतिम disposal तक पूरी lifecycle में जुड़े होते हैं। इसमें बड़ी संख्या में batteries वाले facilities में आग या बाढ़, वाहन दुर्घटनाएँ, या उन्हें खलिहान में छोड़ देना — सब शामिल हैं
“मौजूदा कीमत” की जगह “कितनी उपलब्ध हो सकती है” लिखना अच्छा लगा, क्योंकि यह असली supply chain समस्या को कहीं ज्यादा व्यापक रूप से समेटता है
पुरानी पीढ़ी के battery breakthrough दावों में EEStor भी याद आता है: https://en.m.wikipedia.org/wiki/EEStor
[0] https://www.forbes.com/sites/bertelschmitt/2017/07/25/ultraf...
अब 6 साल हो चुके हैं, लेकिन इस हिसाब से देखें तो देरी इतनी बड़ी भी नहीं लगती
Toyota की EVs के प्रति यह उपेक्षा आखिरकार Kodak या BlackBerry जैसी स्थिति में खत्म होती दिखती है
ऐसी breakthrough battery जरूरी नहीं है; मौजूदा batteries भी ठीक काम करती हैं। मैंने आज Tesla से 1200km ड्राइव किया। जरूरत EVs को विकसित करने और बेचने की है
Toyota के पास पहला hybrid था, और Prius इतनी अच्छी थी कि मैंने उसे 10 साल चलाया। उसने plug-in hybrid भी बनाए और वह आगे थी, लेकिन अब EV race में लगभग सबसे पीछे दिखना दुखद है
उसने autonomous driving की एक subsidiary भी बनाई है, जिसमें लगभग 1000 कर्मचारी हैं [2]
bZ3, bZ4x, Lexus RZ जैसी EVs भी launch की हैं
अभी battery technology ही वह बड़ा कारण है जिसकी वजह से बहुत से लोग EVs पर नहीं जा पा रहे। मेरे आसपास लोग लंबी दूरी की यात्रा में charging time और supercharger route को लेकर लगातार चिंतित रहते हैं
अगर इतनी लंबी range के साथ 10-minute charging मिल जाए, तो वे आसानी से EVs पर शिफ्ट हो जाएँगे
ICE cars में बिक्री के बाद भी नियमित oil change, brake replacement, engine problems जैसी कई revenue streams बनती रहती हैं। EVs में ऐसा ongoing revenue बहुत कम होता है, इसलिए Toyota की long-term value काफी घट जाती है
hydrogen cars लगभग ICE cars जैसी ही हैं। आगे की ओर बड़ा, गरम और नखरीला fuel cell होता है, जिसे लगातार high-end maintenance चाहिए, और जटिल hydrogen filling stations भी चाहिए। अगर battery न हो, तो brakes भी तय समय के अनुसार घिसते हैं। CO2 को छोड़ दें, तो यह ICE car वाली लगभग हर चीज देता है
Toyota ने भविष्य को बहुत लंबे समय तक बस देखते रहने का काम किया, इसमें हैरानी नहीं है, और अब देर से पकड़ने की कोशिश कर रही है इसलिए काफी पीछे है
Toyota जैसी बड़ी company के पास launch की तैयारी में दर्जनों models भी हो सकते हैं
जब वैसे भी जल्द ही 745-mile EV आने वाली है, तो फिर 300-mile EV कौन खरीदना चाहेगा?
हो सकता है इस battery की maximum discharge rate इतनी कम हो कि electric motor को चाहिए वह instant power देने के लिए बहुत बड़ा pack चाहिए
Toyota की manufacturing quality पर मुझे भरोसा है, लेकिन लगता है मेरी मौजूदा कार को Toyota के market में साबित, mass-produced dedicated EV model लाने से पहले ही बदलना पड़ेगा। बहुत देर हो चुकी है
2014 में भी ऐसा था: https://www.autonews.com/article/20140127/OEM06/301279980/to...
Toyota के लिए दो metrics महत्वपूर्ण हैं। वह सालाना कितने GWh battery production को कितनी जल्दी चालू कर सकती है, और उन batteries की $/kWh cost क्या होगी
Toyota को अपने सालाना लाखों internal combustion/hybrid production को full EV में बदलना है, इसलिए उसे सैकड़ों GWh scale चाहिए
Toyota की पहचान mass-market और affordable cars की है, और EV में battery दबदबे के साथ सबसे महँगा component है। चमकदार solid-state से ज़्यादा सस्ती sodium-ion battery देखना अधिक यथार्थवादी लगता है
Toyota market में देर से आई है, और अभी उसके पास बस कुछ concept cars और BYD को production देकर निकाले जा रहे कुछ models ही हैं। Production capacity में निवेश शुरू हुआ है, लेकिन नतीजे दिखने में शायद अभी कुछ साल और लगेंगे
BYD, Nio, VinFast जैसे एशियाई निर्माता पहले से ही लाखों EV बना रहे हैं, और Tesla profitability और production cost के मामले में अलग ही श्रेणी में पहुँच चुकी है। Stellantis, Ford, GM भी उतर चुके हैं, लेकिन वे दिखाते हैं कि यह transition कितना कठिन है और इसमें कितना सीखना व दोबारा आविष्कार करना पड़ता है
Toyota को पकड़ने के लिए किसी जादुई battery से कहीं ज़्यादा चाहिए
Tacoma या 4Runner जैसे trucks में plug-in hybrid powertrain डाल दें तो वे बहुत बिकेंगे
अभी EV को सस्ते में बड़े पैमाने पर बनाना व्यावहारिक रूप से असंभव है
एक जर्मन के तौर पर, जर्मन auto industry का इतना डरपोक, रूढ़िवादी और धीमा होना निराशाजनक है
लेकिन नीचे लिखा यह हिस्सा कि “Toyota दावा करती है कि यह 2027 या 2028 में बिक्री के लिए तैयार होगी” थोड़ा उत्साह कम कर देता है
यह मानना मुश्किल है कि उसी car में battery और electric motor डालने भर से 16,000 euro अतिरिक्त लगते हैं
Apartment या workplace में weekday-based access sticker जैसी व्यवस्था से chargers का बँटवारा किया जा सकता है
तब long-distance travel में internal combustion car से ज़्यादा बार रुकना नहीं पड़ेगा, और ठंड, speed, या altitude की वजह से range बहुत घट जाने की चिंता भी कम होगी
फिर भी Mercedes-Benz जैसे जर्मन निर्माता solid-state cell निर्माताओं के साथ काम कर रहे हैं: https://group.mercedes-benz.com/company/news/220127-prologiu...
तुलना के लिए, Vogtle nuclear plant के दो नए reactors में से हर एक 1100MW का है
सोचता हूँ लोग उम्मीद करते हैं कि वह charging power आखिर आएगी कहाँ से
Peak load सीधे grid से नहीं आता। समस्या यह है कि वह power अपेक्षाकृत महँगी होती है, और ऐसा तरीका लगभग आख़िरी विकल्प जैसा है
इसके बजाय site पर बड़ी battery रखकर उससे तेज़ power देना, और पास की solar generation या सस्ती रात की बिजली को absorb करवाना बेहतर है। वास्तव में कई fast chargers पहले से ऐसे ही काम करते हैं
बैटरी बड़ी होने से लोग ज़्यादा ड्राइव नहीं करने लगते या ज़्यादा kWh इस्तेमाल नहीं करते। इसका मतलब सिर्फ़ यह है कि चार्जिंग के बीच का अंतर बढ़ सकता है, और fast charger का उपयोग कम होगा
इतनी बड़ी बैटरी के साथ ज़्यादातर लोगों को रोज़ इतनी दूरी तय करनी ही नहीं पड़ेगी, इसलिए यह शायद ही कभी लगभग पूरी तरह डिस्चार्ज होगी। और अगर साल में कुछ बार ऐसा दिन आ भी जाए, तो बीच में रुककर आराम किया जा सकता है
छोटी बैटरी वाली EVs में भी ज़्यादातर लोग fast charging से ज़्यादा रात की slow charging पर निर्भर करते हैं। इतनी बड़ी बैटरी के साथ तो fast charging की ज़रूरत ही शायद न पड़े
फिर भी कुल बिजली खपत के हिसाब से यह इतना बड़ा नहीं है। मेरे देश के हिसाब से, सालाना वाहन-चालन दूरी को EV की औसत दक्षता से kWh में बदलकर देखा तो बिजली खपत में 11% वृद्धि बनती है
दूसरे देशों में यह अलग हो सकता है, और ज़्यादा व स्वच्छ बिजली की ज़रूरत होगी, लेकिन 11% की बढ़ोतरी कोई ऐसी समस्या नहीं है जिसे पार न किया जा सके
अगर मतलब “इतनी बिजली को ज़रूरत की जगह तक कैसे पहुँचाएँगे” है, तो electric train रोज़मर्रा में इतनी बिजली इस्तेमाल करती हैं। हमारे शहर की सैकड़ों tram में से हर एक 700kW से ज़्यादा इस्तेमाल करती है, और electric locomotive आम तौर पर लगभग 5MW इस्तेमाल करती है। power grid को यह संभालना पहले से आता है
साल में एक बार लंबी यात्रा हो सकती है, लेकिन औसत ड्राइवर रोज़ 40 मील भी नहीं चलाता
EV की बिजली खपत का अधिकांश हिस्सा, यानी रात की सामान्य charging, माँग को समतल करता है और उल्टा power grid के लिए फायदेमंद होता है। अगर कोई सुबह 2 बजे की बेहद कम-लोड वाली बिजली खरीदे, तो kWh की सीमांत लागत कम हो जाती है
fast charging की थोड़ी कम efficiency को छोड़ दें, तो slow charging के मुकाबले कुल बिजली उपयोग समान ही रहता है
कुछ electric bus पहले से ही टर्मिनस पर, यात्रियों के उतरने-चढ़ने के कुछ मिनटों के दौरान, megawatt-class fast charging करती हैं
लगभग समान density पर इनकी कीमत करीब 50 यूरो प्रति kWh है, इसलिए ये 100 डॉलर से ज़्यादा वाली lithium-ion या 130 डॉलर वाली LiFePO4 से बेहतर हैं
प्रतिस्पर्धियों की अगली पीढ़ी की बैटरियाँ पहले से बाज़ार में आ रही हैं, और अगले साल Toyota द्वारा बताई गई बैटरी के बराबर, दोगुनी क्षमता वाली नई lithium-ion आने की उम्मीद है। CATL के झूठ बोलने की संभावना कम लगती है
Toyota 2017 से सिर्फ़ बातें कर रही है और अभी तक कुछ दिखाया नहीं है, लेकिन CATL ने तकनीक दिखा दी है
ऐसा लग रहा है कि शायद यही वह साल है जब नई बैटरी तकनीक के वादे आखिरकार mass production में हक़ीक़त बन रहे हैं
इसका मतलब यह नहीं हो सकता कि Toyota इतनी महान है कि दूसरी कंपनियाँ उसका बाज़ार ले जाएँ और उसे फ़र्क ही न पड़े