Китайская компания CATL (Contemporary Amperex Technology Limited) выпустила аккумулятор класса 5С для электромобиля. Ресурс элемента питания рассчитан на 1,8 миллиона километров. Батарея заряжается за 12 минут - среднее время заправки бензинового автомобиля. Аккумулятор с таким ресурсом можно считать вечным, потому что он явно переживёт свой электромобиль. Пробег в 1.800.000 км почти запредельный для любого авто.
В начале января китайская компания CATL провела заключительные испытания своего нового аккумулятора класса 5C для электромобилей. Этот аккумулятор был создан с применением технологии, позволяющей полностью зарядить батарею примерно за 12 минут. При этом ресурс работы элемента питания рассчитан на 1,8 миллиона километров. На сегодняшний день CATL - крупнейший в мире производитель аккумуляторов. Компания поставляет свои элементы питания ведущим автопроизводителям как в Китае, так и на глобальном рынке.
Давайте поподробнее разберёмся с тем, что придумали хитрые китайцы, чтобы создать такой надёжный и быстрый в зарядке аккумулятор.
Быстрая зарядка без быстрого старения.
Главная задача, которую ставили перед собой разработчики, заключалась в создании батареи для электромобиля, способной не утрачивать своих характеристик от многократной сверхбыстрой зарядки.
Класс аккумулятора 5С характеризует скорость его зарядки. 5C означает, что батарея ёмкостью 80 киловатт-часов теоретически может принимать около 400 киловатт мощности. Иными словами, зарядить такую батарею с нуля до 100% можно примерно за 12 минут. Кстати, примерно столько времени в среднем человек тратит на заправку свого бензинового авто.
Быстрая зарядка у многих ассоциируется с более быстрым износом элемента питания. Поэтому, разработка новой батареи фактически свелась к подбору химического состава, способного выдержать такую нагрузку в течение длительного времени. В итоге у китайских специалистов всё получилось.
Проведённые испытания разработанного элемента питания в стандартных условиях эксплуатации при температуре около 20°C показали, что батарея сохранила не менее 80% своей первоначальной ёмкости после 3000 полных циклов зарядки и разрядки. В пересчёте на пройденное расстояние это составляет почти 1,8 миллиона километров.
Компания заявляет, что эти показатели примерно в шесть раз лучше, чем средние показатели по отрасли в аналогичных условиях тестирования. Таким образом, выпущенный аккумулятор практически не изнашивается, даже если водитель будет ежедневно использовать высокоскоростную, или, точнее, высокомощную зарядку.
Испытания в условиях экстремальной жары - Дубай.
Экстремальные температуры, в частности жара, — один из главных врагов любого аккумулятора, особенно во время быстрой зарядки.
Для проверки своей 5C батареи китайские разработчики прошлым летом отправились в Дубай.
После поездки на внедорожнике с установленным аккумулятором по пустынной местности Арабских Эмиратов при температуре 60°C батарея сохранила 80% своей ёмкости преодолев 1400 циклов зарядки/разрядки. Иными словами, если всё время ездить в жару по пустыне, то примерно через 900.000 км ёмкость аккумулятора будет составлять 80% от первоначальной.
На мой взгляд - результат весьма значительный и превосходит показатели большинства современных батарей для электромобилей.
Компания CATL совершенно справедливо считает, что используемый химический состав батареи остаётся стабильным даже при сильных нагрузках в сложных условиях эксплуатации.
Материалы, защищающие внутренности аккумулятора.
Чтобы повысить надёжность батареи разработчикам пришлось использовать специальные защитные плёнки, покрывая кактод и анод, а также специальные добавки в электролит.
Для катода китайские инженеры использовали специальное защитное покрытие. Так катод стал устойчивым к пробоям и предотвращает потери ионов металла во время быстрой зарядки и разрядки. Благодаря такому решению удаётся сохранять первоначальную ёмкость батареи на протяжении тысяч циклов перезарядки.
Что интересно, совсем недавно немецкие учёные разработали подобную технологию для натриевых аккумуляторов (подробная публикация). По их задумке такие элементы питания ускорят отказ от российского газа и газа вообще.
Вернёмся к китайскому аккумулятору.
Китайские инженеры помимо катода изменили состав электролита. Точнее, добавили в него специальное вещество, которое герметизирует микроскопические трещины в аноде. В свою очередь это останавливает утечку лития и замедляет долговременную деградацию.
Важную роль играет и сепаратор - пластина с вкраплениями солей, переносящих ионы между катодом и анодом. Фактически, этот сепаратор с солями и есть твёрдый электролит. В новом аккумуляторе сепаратор, то есть проницаемая мембрана между катодом и анодом, имеет термочувствительное покрытие, уменьшающее движение ионов при локальном нагреве. Благодаря такому инженерному решению снижается риск неконтролируемых реакций и повышается стабилизация во время интенсивной зарядки.
Конструкция системы охлаждения.
Китайское изобретение не обошлось без системы охлаждения.
Судите сами, но быстрая зарядка может привести к неравномерному распределению тепла по всему аккумуляторному блоку. Такой эффект тоже негативно влияет на срок службы батареи, а значит его надо исключить или свести к минимуму.
Для этого производитель разработал систему контроля всего блока аккумулятора. Эта система направляет охлаждающую жидкость в более горячие его участки. Так поддерживается равномерная невысокая температура во всём аккумуляторе.
Надо отметить, что речь идёт о твердотельном аккумуляторе. То есть его анод, катод и электролит (сепаратор с солями) сделаны в виде пластин, уложенных друг на друга, напоминая сэндвич.
По мнению компании, целевыми заказчиками таких аккумуляторов являются производители грузовиков, такси и машин городских служб (скорая, полиция). Для этих транспортных средств очень важна скорость обслуживания и более длительные интервалв между заменами аккумуляторов. После наращивания объёмов производства CATL запустит производство элементов питания для легковых автомобилей.
Сравнение с аналогами.
В ходе реальных испытаний с участием 12 моделей электромобилей и 100 образцов батарей в четырёх крупных городах Китая было показано, что после 2 миллионов километров пробега батареи CATL сохранили запас хода примерно в 400 км. Для сравнения, батареи конкурентов сохранили запас хода в 350 км или меньше.
Эти данные были приведены в годовом прогнозе Morgan Stanley на 2026 год.
Стоит отметить, что компания CATL пока единственная из четырёх поставщиков литий-железо-фосфатных (LFP) батарей в Китае, аккумуляторы которой продержались в эксплуатации без замены в течение 14 лет. По прошествии такого длительного срока, аккумуляторы предыдущих поколений, выпущенных компанией, сохранили более 90% своей первоначальной ёмкости, выдержав в среднем более 6000 полных циклов заряда-разряда.
В настоящее время уровень деградации считается основным показателем для оценки качества как отдельных аккумуляторных элементов, так и более крупных систем хранения энергии.
Сейчас компания производит более 220.000 ячеек мощностью более 500 А·ч в день, при этом время производства одной ячейки составляет менее 2 секунд. Метод производства, который использует CATL позволяет снизить себестоимость продукции на 42% без снижения показателей безопасности по сравнению с предыдущими методами.
Что ж, я надеюсь, что наш отечественный АвтоВАЗ возьмёт за образец и производство таких батарей и электромобилей, а мы в сою очередь увидим "вечный", недорогой отечественный электромобиль.
Благодарю Вас за прочтение и потраченное время.
Помочь умственному развитию автора можно здесь.
На что собираются деньги написано здесь.