Top.Mail.Ru
СБЕР Про | Медиа
Огонь-батарея. Появление электротранспорта стимулирует развитие новых технологий производства аккумуляторов
  • Транспорт

Огонь-батарея. Появление электротранспорта стимулирует развитие новых технологий производства аккумуляторов

  • 6 мин
  • 1 974

Каждый год рынки электрокаров и аккумуляторных батарей переживают значительный рывок в развитии. При этом пока подзарядка таких автомобилей занимает значительно больше времени, чем заправка машин бензином. Именно этот фактор, вместе со стоимостью машины, оказывается среди решающих при отказе людей переходить на более экологичный электротранспорт. Поэтому основным трендом в ближайшие годы будет появление мощных зарядных станций. Через 10 лет в России будет вполне возможно зарядить автомобиль за 20 минут, уверены эксперты.

Мощность растёт

Зарядка электрокара за 20 минут вполне реальна в России в ближайшие 7—10 лет, уверен директор по операционной работе кластера энергоэффективных технологий фонда «Сколково» Олег Перцовский.

Процесс ускорения подзарядки будет зависеть от нескольких факторов. Один из них — увеличение мощности «заправок».

«Основной тренд в ближайшие годы — увеличение доли быстрых зарядных станций в публичном доступе. В 2015 году их доля в мире была 15%, в 2019 году она увеличилась уже до 30%. В дальнейшем рост продолжится», — отмечает Олег Перцовский.

По его словам, мощность большинства таких станций колеблется между 22 и 50 кВт, что обеспечивает возможность полной зарядки за 2—5 часов. Уже сегодня появляются и активно используются ультрабыстрые зарядные станции (150 кВт). На таких станциях подзарядить электрокар от нуля до 100% реально менее чем за час, а до 80% — и за полчаса.

«Уже есть станции, мощность которых достигает 250 кВт, их, в частности, разработала и начала устанавливать Tesla. Несколько американских компаний также разработали станции мощностью 350 кВт. Развитие этого направления не стоит на месте. Если везде будут стоять станции мощностью хотя бы 150 кВт, ситуация с использованием электромобилей кардинально изменится», — уверен Перцовский.

Например, сегодня аккумуляторы электрокара Porsche Taycan способны «усваивать» до 270 кВт, а новая модель Audi RS e-tron GT сможет потреблять до 350 кВт. При этом скорость внедрения ультрабыстрых зарядных станций будет во многом зависеть от государственной политики в этой сфере, а это вопрос не столько технологии, сколько экономики, добавляет эксперт.

Батареи отстают

Основная проблема питания электрокаров заключается в том, что самый распространённый способ подзарядки сегодня — «домашняя система», сравнимая по мощности с обычной розеткой (3—5 кВт). На такой станции заряжать электрокар полностью приходится в течение суток. Специальные же быстрые зарядные станции позволяют зарядить электрокар полностью примерно за 5 часов.

Есть ещё одна проблема. Мощные станции появляются, но пока существует мало машин, батареи которых способны принимать такую мощность, как 150—350 кВт. Именно на таких станциях было бы возможно зарядить автомобиль за 15—20 минут.

«Производителям электрокаров придётся совершенствовать устанавливаемые в автомобилях батареи, чтобы те могли работать с такими станциями. И уже можно видеть, что постепенно на рынке появляется всё больше электромобилей, способных использовать ультрабыстрые зарядки. Фактором, который также учитывают производители при проектировании тяговой батареи, является её более быстрый износ при использовании ультрабыстрой зарядки высокими токами», — поясняет Олег Перцовский.

Для России появление электрокаров с долговечными батареями особенно важно, поскольку здесь пока преобладает недорогой электротранспорт, не рассчитанный на внушительные мощности новых станций.

«Основную массу электромобилей в России составляют Nissan Leaf первого поколения, привезённые из Японии, и скорость заряда электромобиля зависит от параметров тяговой батареи, — рассказывает генеральный директор компании „Энел Икс Рус“ (дочерняя компания Enel X, занимается развитием зарядной инфраструктуры для электромобилей) Алексей Леонов. — Поэтому средняя мощность и, как следствие, скорость заряда не очень высокая (около 10—12 кВт⋅ч). Но более современный электромобиль позволяет максимально использовать потенциал зарядной станции, и средняя мощность заряда значительно вырастает».

Кремний и крахмал

Из года в год специалисты пытаются заменить графитовые аноды в литий-ионных батареях, что существенно продлило бы ход электрокара. Когда литий-ионные батареи заряжаются, ионы лития движутся от катода к аноду. Чем больше ионов вмещает анод, тем выше энергоёмкость и тем дольше работает батарея.

В начале этого года стало известно, что в Израиле стартап StoreDot изобрёл аккумулятор для электрокаров, который можно зарядить за 5 минут. Новая батарея отличается от обычной наночастицами металлоидов, к которым обратились вместо графитового анода.

Разработчики утверждают, что новая батарея способна обеспечить сверхбыструю зарядку не только машин, но и дронов например. В StoreDot уверены, что в 2025 году столь короткого времени подзарядки батареи хватит на 160 км движения.

Другие разработчики вместо графита обратились к кремнию. Кремний может удерживать в 10 раз больше энергии, чем графит. При этом кремний также быстро приходит в негодность, разваливаясь после нескольких циклов зарядки. Американская компания Enevate обратилась к пористой кремниевой пленке. Специальный защитный слой не даёт кремнию вступать в реакцию с электролитом.

Корейские разработчики пошли дальше. Чтобы добиться подзарядки электромобиля за 5 минут, они с графитовых аккумуляторов сначала перешли на кремниевые, а потом на субстанцию, полученную из кремния, масла, крахмала и воды.

На фото изображен аккумулятор электромобиля

«Необходимо разработать такие элементы батареи, которые позволят повысить ёмкость, увеличить срок её службы, ускорить зарядку. Многие стартапы, в том числе в России, пытаются найти новые технологические решения: допирование электродов различными химическими соединениями, разработка стойких к перегреву электролитов с высокой проводимостью, развитие поверхности электродов, совершенствование систем термостатирования батарей и т. д., чтобы добиться этих показателей», — отмечает Олег Перцовский.

Твёрдое решение

Ещё один путь к повышению срока службы аккумулятора и увеличению пробега автомобиля — обращение к твердотельным батареям. Их главное отличие от обычных аккумуляторов в том, что они содержат твёрдый, а не жидкий электролит.

Твердотельный электролит, в частности, позволяет переносить ионы лития, не теряя эффективности при похолодании (хотя, конечно, затраты энергии на подогрев самого салона автомобиля никуда не исчезнут). На снижение пробега электромобиля влияют в том числе погодные изменения, а именно холод, говорит Олег Перцовский.

Так Toyota пообещала представить в 2021 году свой первый твердотельный аккумулятор для электромобилей. Компания уверена, что это позволит ей опередить всех конкурентов. Благодаря такому аккумулятору полная зарядка будет занимать всего 10 минут.

А компания из США Mullen Technologies в прошлом году объявила о готовности запустить в серию электрический кроссовер премиум-класса с твердотельной батареей. Новинка получит название MX-05 и выйдет на рынок в 2022 году.

Эта статья была вам полезна?

Читайте ещё