Автоиндустрия ищет замену литий-ионным аккумуляторам, и главным кандидатом считаются твердотельные аккумуляторы. Их серийное производство пока слишком дорого и технологически сложно, поэтому появился промежуточный формат – полутвердотельные батареи. Китайские бренды BYD, Lixiang и Voyah вкладывают в эту технологию ресурсы и патенты, рассчитывая вывести ее на конвейер раньше конкурентов из Японии и Кореи.
Вместе со специалистами из автосервиса «Электромен» разбираемся в будущем аккумуляторов для электромобилей.
Как устроен полутвердотельный аккумулятор и чем он отличается от обычного
Внутри аккумуляторной ячейки есть два электрода и жидкий электролит. Через электролит литий перемещается от одного электрода к другому.
В полутвердотельной ячейке жидкий электролит частично заменен на вязкий компонент. Ионы лития по-прежнему перемещаются внутри, но среда менее подвижная. В ее составе могут быть полимерные матрицы, оксидная или сульфидная нанокерамика и доля жидкого электролита.
Преимущества перед классическими литий-ионными ячейками
- Подавление дендритов. В жидком электролите на поверхности анода со временем вырастают микроскопические иглы. Они могут вызвать короткое замыкание с последующим возгоранием.
- Потенциал сверхбыстрой зарядки. Равномерное распределение ионов в вязкой среде снижает локальный перегрев. В лабораторных условиях прототипы заряжаются от 10 до 80% за 15-18 минут на мощности 400 кВт.
- Устойчивость к экстремальным температурам. Ячейки полутвердотельного аккумулятора сохраняют до 80% емкости при −30 °C. Классические батареи в тех же условиях теряют до 40%.
Кто из китайских производителей разрабатывает твердотельные аккумуляторы
BYD
Компания зарегистрировала свыше 200 патентов, связанных с твердотельными и полутвердотельными электролитами. Наиболее вероятные платформы для внедрения – Yangwang и Denza.
Модели Yangwang U8 и Denza Z9 GT уже позиционируются в сегменте выше 5 млн ₽, где наценка за новую технологию не станет критичной для покупателя. В массовые модели линейки Dynasty и Ocean полутвердотельные батареи попадут позже, когда стоимость производства снизится.
Lixiang
Бренд строит модельный ряд на платформе EREV. Аккумулятор Lixiang меньше по емкости, чем у чистых электромобилей.
Компактная полутвердотельная батарея с плотностью 370-400 Вт∙ч/кг при той же емкости весит на 25-30% меньше. В архитектуре EREV снижение массы батареи напрямую увеличивает запас хода и улучшает динамику.
Lixiang сотрудничает с WeLion, который в 2024 году запустил пилотную линию твердотельных ячеек мощностью 1 000 Вт·ч/кг. Кандидаты на внедрение – рестайлинг Lixiang L9 и модели из будущих анонсов.
Voyah
Бренд сотрудничает с крупнейшим в мире производителем аккумуляторов. В апреле 2023 года CATL представил технологию Condensed Battery с плотностью 500 Вт∙ч/кг на уровне ячейки.
Voyah Zhuiguang рассматривается как потенциальная платформа для первой интеграции. Текущая версия оснащена батареей 82 кВт∙ч с запасом хода 730 км по циклу CLTC. Переход на полутвердотельные ячейки увеличит запас хода до 900-950 км.
Когда полутвердотельные батареи появятся в серийных автомобилях
Путь от лабораторного прототипа до конвейера в аккумуляторной отрасли занимает 4-7 лет. Полутвердотельные ячейки прошли этап лабораторных образцов и находятся на стадии пилотного производства.
Сценарии внедрения с 2026 по 2030 год
- Оптимистичный (2027-2028). Стоимость ячейки на 40-60% выше литий-ионной. CATL и BYD запускают серийное производство ячеек в следующем году. Полутвердотельные аккумуляторы установят для теста в премиальные электромобили.
- Реалистичный (2029-2030). Строительство выделенных производственных линий завершается, объем выпуска достигает 10-20 ГВт∙ч в год. Технология распространяется на модели стоимостью от 4,5 млн ₽. Разница в цене ячейки сокращается до 20-30%.
- Пессимистичный (2030 и позже). Проблемы с масштабированием – низкий процент стабильных ячеек, дефицит сырья. Полутвердотельные батареи остаются нишевым продуктом для флагманов.
Как изменится стоимость электромобилей
В первые годы серийного выпуска полутвердотельный аккумулятор для электрокара добавит 15-25% к цене. На модели стоимостью 6 млн ₽ наценка составит 900 000-1 500 000 ₽. По мере наращивания объемов и отладки техпроцессов разрыв будет сокращаться.
Что изменится для водителя в повседневной эксплуатации
Полутвердотельные батареи положительно повлияют на характеристики автомобиля:
- Запас хода. Реальный пробег на одной зарядке вырастет до 800-1000 км в смешанном цикле. Сейчас электромобили в реальных условиях проезжают 450-650 км.
- Время зарядки. Сокращение на 20-30% при использовании станций мощностью 250 кВт и выше. Зарядка от 10 до 80% займет 20 минут вместо нынешних 35-40 минут.
- Ресурс и гарантия. Производители ожидают ресурс в 2500-3500 циклов до потери 20% емкости. В пересчете на пробег это 800 000-1 200 000 км.
- Поведение на морозе. Потеря емкости при −25 °C составит 15-20% вместо 30-40% у текущих батарей.
- Пожарная безопасность. Вязкий электролит не вытекает при механическом повреждении корпуса ячейки и не воспламеняется при контакте с воздухом.
Ответы на популярные вопросы
Чем полутвердотельная батарея отличается от BYD Blade?
Blade – это способ упаковки. LFP-ячейки укладываются в плоский пакет без модулей. Электролит при этом остается обычным, жидким. Полутвердотельная батарея – это изменение на уровне химии, а не конструкции.
Правда ли, что полутвердотельные аккумуляторы не горят?
Не совсем – вязкий электролит хуже воспламеняется и не растекается, поэтому риск возгорания ниже.
Получится ли заряжать такую батарею на существующих зарядных станциях?
Да, полутвердотельные ячейки работают в том же диапазоне напряжений, что и обычные литий-ионные.
Что появится раньше – полутвердотельные или полноценные твердотельные батареи?
Полутвердотельные – они совместимы с существующим оборудованием. Твердотельные требуют принципиально новых техпроцессов, их массовый выпуск ожидается не раньше 2030-2035 года.
Стоит ли откладывать покупку электромобиля до появления новой технологии?
Если покупка планируется на 2027-2028 год, есть смысл следить за анонсами: к тому времени первые серийные модели с полутвердотельными батареями уже появятся на рынке.
Итог
Полутвердотельные аккумуляторы решают три проблемы: недостаточную плотность энергии, уязвимость к морозу и пожароопасность жидкого электролита. Китайские производители имеют преимущество в этой гонке благодаря контролю цепочки поставок и близости к крупнейшим производителям аккумуляторов для электрокаров.