Литий-ионные батареи доминируют и в смартфонах, и в электрокарах, и альтернатив им пока не было. Вернее, пробовали использовать никель-металл-гидридные батареи, но в силу ряда причин они прижились в основном на гибридах. Однако в этом году стартовало серийное производство электромобилей с натрий-ионными батареями, у которых как минимум два плюса: они дешевле и малочувствительны к морозам. Звучит, как идеальный рецепт для России, так что рассказываю, что о них известно.
Первый «натрий-мобиль» — Yiwei EX10
Не пугайтесь названия: Yiwei — это суббренд китайской компании JAC, которая хорошо известна в России (это её машины называются в нас «Москвичами»). Кстати, партнёром проекта выступает Volkswagen.
Yiwei EX10 — сугубо городской автомобиль, и натрий-ионная батарея компании HiNA имеет емкость 23 кВт*ч, что, вообще говоря, немного. Китайцы заявляют пробег в 230 км, и в городе, вероятно, такие величины достижимы: на малых скоростях у компактной машины может получиться расход в 10 кВт*ч/100 км.
Главный плюс Yiwei EX10 — он стоит до 9 тысяч евро, что по меркам электромобилей недорого. В этом главный плюс натрий-ионных батарей: они дешевле литий-ионных, и, по оценкам, легко уложатся в стоимость до $100 за кВт*ч емкости, которая считается нижним пределом для литий-ионок.
Кроме того, при температуре -20 градусов Цельсия такие батареи сохраняют 92% ёмкости, что делает их пригодными для наших условий (если подтвердится).
Почему такие батареи дешевле
Натрий гораздо доступнее лития, в природе его очень много, а поставки не связаны с политическими рисками. Кроме того, самая дорогая часть электромобильных батарей — это катод. Большинство серьёзных литий-ионных батарей имеют катоды с содержанием никеля и кобальта, тогда как натрий-ионные батареи могут использовать оксиды более дешёвых металлов, например, железа и марганца. Похожая ситуация и с анодом: у большинства литий-ионных батарей он выполняется из графита (иногда с примесью кремния), а для натрий-ионных подходит неструктурированный углерод. Впрочем, точные рецептуры первых батарей неизвестны, а вариантов много. В этой области возможен большой прогресс.
В чем минусы натрий-ионных батарей
Основная проблема — меньшая плотность энергии. Например, для упомянутого Yiwei EX10 она указывается на уровне 140 Вт*ч/кг, тогда как для лучших литий-ионных батарей сейчас достижимы уровня в районе 300 Вт*ч/кг, а для перспективных — в полтора-два раза выше. Грубо говоря, натрий-ионные батарейки для Yiwei EX10 будут весить 164 кг, если же взять лучшие литий-ионные — порядка 80 кг.
Впрочем, если заявленные характеристики подтвердятся, уже сейчас натрий-ионные батареи сравнимы с литий-железо-фосфатными (LFP), которые очень популярны в Китае. Такие батареи дешевле топовых литий-ионок (например, NMC или NCA типов), но и обладают меньше плотность. Так вот, натрий-ионные выглядят прямыми конкурентами именно для LFP-батарей, которые применяются на электрокарах попроще.
Чего ждать от натрий-ионных батарей
Два года назад о скором запуске натрий-ионных батарей заявил крупнейший в мире производитель литий-ионных аккумуляторов, китайский концерн CATL. По его данным, удалось достичь плотности энергии до 160 кВт*ч/кг. Однако сроки запуска проекта сдвинулись, и первой компанией стала HiNA, наладившая производство натрий-ионок в конце 2022 года. Именно её батареи стоят на первенце Yiwei EX10.
О готовности выпускать такие батареи заявил и концерн BYD, который является одновременно и производителем аккумуляторов, и крупнейшим игроком китайского автопрома. BYD стремительно расширяет модельный ряд вниз (то есть в сторону дешёвых моделей), и натрий-ионные батареи должны появиться на компактах Seagull и Dolphin. К слову, BYD Seagull взял отличный старт, и в конце декабря поджимал Tesla Model Y в рейтинге самых востребованных автомобилей Китая.
О выпуске машины с такой батарей заявил Dongfeng: речь о ситикаре Nammi 01. Правда, подробностей нет, зато обещана скорость зарядки — 200 км пробега за 8 минут.
С учетом новизны технологии, правильнее говорить не о её конкретных достижениях, а о потенциале на вырост. А он, похоже, имеется. NiHA, например, планирует сделать батарею с плотностью энергии 200 Вт*ч/кг и ресурсом до 10 тысяч зарядок (а для электромобиля это означает почти вечную батарею на миллион километров пробега).