Группа ученых из Университета Линчепинга в Швеции представила инновационную аккумуляторную батарею, способную кардинально изменить доступ к электроэнергии в странах с низким уровнем жизни. Основу новой разработки составляют экономичные и одновременно экологичные материалы из цинка и лигнина.

Источник изображения: Thor Balkhed/liu.se

Как отмечает автор исследования, профессор Лаборатории органической электроники Реверант Криспин (Reverant Crispin), солнечные панели уже активно применяются в бедных тропических странах. Однако с наступлением сумерек люди вновь остаются без электричества, что сильно ограничивает развитие этих регионов. С помощью же новой технологии можно накапливать избыточную энергию днём и затем использовать ее после захода солнца, сообщает сайт Liu.se.

Новая перезаряжаемая батарея обещает стать дешевой и экологически чистой альтернативой литийионным аккумуляторам. Она может выдерживать более 8000 циклов перезарядки, сохранив около 80 % своей емкости. По плотности энергии новинка сопоставима со свинцово-кислотными батареями, но без использования токсичного свинца. Кроме того, она может сохранять заряд около недели, что намного дольше в сравнении с другими типами аккумуляторов.

Главная проблема цинковых батарей состоит в их низкой стабильности из-за взаимодействия цинка с водой в электролите, что приводит к выделению водорода и образованию дендритов. Чтобы стабилизировать работу цинкового электрода, ученые использовали специальный водно-полимерный электролит на основе полиакрилата калия (суперабсорбент, SAP), благодаря чему новая батарея демонстрирует очень высокую стабильность при заряде-разряде. При этом стоимость одного цикла использования такой батареи значительно ниже, чем у литийионных аналогов.

Reverant Crispin and Ziyauddin Khan, Источник изображения: Thor Balkhed/liu.se

«Хотя литийионные батареи полезны при правильном обращении, они могут быть взрывоопасными, их сложно перерабатывать и это проблематично с точки зрения экологии, — говорит Зияуддин Хан (Ziyauddin Khan), второй автор исследования. — Таким образом, наша батарея предлагает альтернативу, где плотность энергии не имеет решающего значения».

В настоящее время разработанные опытные образцы имеют небольшие размеры. Однако утверждается, что по этой технологии можно создавать более крупные экземпляры размером с автомобильные аккумуляторы.

Разработка новой перезаряжаемой цинко-лигниновой батареи финансировалась рядом шведских научных фондов и государственных программ. Считается, что эта экологичная и недорогая технология имеет большой потенциал для того, чтобы стать альтернативой литий-ионным батареям в будущем. Криспин также отмечает, что Швеция, как инновационная страна, может помочь другим государствам внедрять «зеленые» технологии энергообеспечения, чтобы избежать ошибок на этапе строительства инфраструктуры, что может «привести к климатической катастрофе».

США в два раза повысили пошлины на импорт китайских полупроводников, а пошлины на ввоз китайских электромобилей для них выросли в четыре раза. Возросли тарифы на аккумуляторы, сталь и алюминий, элементы для солнечных батарей и медицинское оборудование. Некоторые из увеличившихся пошлин могут повлиять на американские компании, такие как Tesla, которая получает около 40 % материалов для аккумуляторов своих автомобилей из Китая.

Источник изображения: unsplash.com

По мнению правительства США, Китай применяет «несправедливую торговую практику» для продвижения своих товаров на внешний рынок, что делает США зависимыми от китайского экспорта. «Несмотря на быстрый недавний прогресс в США, Китай в настоящее время контролирует более 80 % определённых сегментов цепочки поставок аккумуляторов для электромобилей, особенно такие направления, как добыча и переработка критически важных полезных ископаемых», — заявил представитель Белого дома.

В этом году китайские литийионные аккумуляторы для электромобилей будут облагаться налогом на импорт в размере 25 % по сравнению с предыдущей ставкой в 7,5 %. Китайский экспорт алюминия и «других важнейших материалов», используемых для изготовления автомобильных аккумуляторов, теперь также будет облагаться налогом в размере 25 %.

Ввоз китайских электромобилей теперь будет облагаться импортной пошлиной США в размере 100 % вместо прежнего тарифа в 25 %. Это увеличит стоимость доставки китайского электромобиля в США на 300 %. В США ввозится относительно мало китайских автомобилей, по данным агентства Reuters в 2021 году их было импортировано менее 65 000 штук. Тем не менее, учитывая бурный рост производства электромобилей в Китае благодаря государственным субсидиям, администрация США пытается предотвратить ситуацию, которая возникла в последнее время в Европе, где китайским автопроизводителям удалось захватить заметную долю рынка.

Повышение тарифов на ввоз китайских электромобилей вряд ли повлияет на китайскую автомобильную индустрию, поскольку у китайских автопроизводителей нет дилерских центров в США. Скорее это разочарует часть американских потребителей, желающих приобрести значительно более доступные китайские электромобили.

Значительно будут повышены импортные пошлины на китайские чипы — с 25 % до 50 %. Это согласуется с текущей политикой Белого дома, инвестирующего в соответствии с «Законом о чипах» миллиарды долларов в развитие полупроводникового производства в США.

Недавно в журнале Science вышла статья авторов из инженерной школы Маккелви при Вашингтонском университете в Сент-Луисе, посвящённая исследованию гетерогенных тонкоплёночных структур для конденсаторов. Работая с сегнетоэлектриками, учёные случайно создали конденсатор с плотностью энергии в 19 раз выше, чем у обычных элементов. Фактически они разработали аккумулятор с фантастической способностью быстрой зарядки, чего не хватает современным батареям.

Источник изображения: Sang-Hoon Bae

Не секрет, что конденсаторы являются важнейшими элементами подсистем питания и стабилизации схем. В современных смартфонах может быть до 500 конденсаторов, а в ноутбуках — до 800 и более (колебательные контуры мы условно вынесем за скобки в данной статье, речь только о питании). Во всех случаях конденсаторы выступают как элементы, способные быстро разряжаться и заряжаться, чего не скажешь об аккумуляторах. Зато аккумуляторы отличаются высочайшей плотностью хранения энергии. Учёные давно пытаются найти золотую середину — высокоплотный аккумулятор с возможностью быстро заряжаться и разряжаться, но при этом оставаться целым и способным на множество циклов заряда. Похоже, учёные из США приблизились к открытию такого аккумулятора.

В ходе эксперимента с гетероструктурами на основе титаната бария (BaTiO₃) — в некотором роде перовскита — была открыта «новая физика», как выразились учёные. В целом исследователи получили возможность управлять временем разряда (релаксации) сегнетоэлектрического конденсатора. Эта возможность случайно проявила себя при изучении комбинации двумерных и трёхмерных материалов в комбинации 2D/3D/2D2 или бутерброда Au/MoS₂/BaTiO₃/MoS₂/Au. Сердцевина из титаната бария, окружённая двумя атомарно тонкими слоями, создаёт слой толщиной всего 30 нм или 1/10 обычного вируса. Точно подобранные химические и нехимические связи, а также зазоры между слоями стали тем ключом, который позволил получить контроль над временем разряда конденсатора-аккумулятора.

Благодаря сохранению кристалличности 3D-сегнетоэлектрика и минимизации потерь энергии, учёные смогли достичь плотности хранения энергии в этой многослойной гетерогенной структуре на уровне 191,7 Дж/см³ при КПД более 90 %. Точный контроль времени разряда открывает перспективы для широкого спектра применений и потенциально может ускорить разработку высокоэффективных систем накопления энергии.

«Мы создали новую структуру, основанную на инновациях, которые мы уже внедрили в нашей лаборатории с использованием 2D-материалов, — сказал ведущий автор работы Санг-Хун Бей (Sang-Hoon Bae). — Изначально мы не были сосредоточены на накоплении энергии, но в ходе нашего исследования свойств материалов мы обнаружили новое физическое явление, которое, как мы поняли, может быть применено для накопления энергии, и которое было одновременно очень интересным и потенциально гораздо более полезным».

«Мы обнаружили, что время релаксации диэлектрика может регулироваться или индуцироваться очень небольшим зазором в структуре материала, — объяснил Бэй. — Это новое физическое явление — то, с чем мы раньше не сталкивались. Это позволяет нам манипулировать диэлектрическим материалом таким образом, чтобы он не поляризовался и не терял способность заряжаться».

Учёные не скрывают, что впереди будет долгая оптимизация материала, но даже на современном этапе разработка превышает достижения других лабораторий. Поэтому исследователи видят в новом «электронном материале», как они назвали своё решение, большие перспективы.

Сообщается, что молодая компания Lyten из США разослала производителям автомобильного оборудования из США и ЕС первые серийно выпущенные образцы литий-серных аккумуляторов (Li-S) для оценки их возможностей. Образцы также получила компания Stellantis, которая в мае 2023 года инвестировала в Lyten значительные средства и теперь надеется увидеть отдачу.

Источник изображения: Lyten

Литий-серные аккумуляторы обещают быть дешевле литий-ионных и, как минимум, не будут зависеть от таких дефицитных ископаемых, как никель, марганец и кобальт, которые традиционно используются для изготовления катодов литий-ионных аккумуляторов. Для США, которые вынуждены завозить эти ресурсы из-за границы, это важный момент для создания гарантированной цепочки поставок сырья.

Компания Lyten смогла адаптировать линии для выпуска литий-ионных аккумуляторов к производству литий-серных. При этом она изменила конструкцию и состав электродов аккумуляторов. Катод её литий-серной батареи представляет собой патентованную структуру из 3D-графена. Предложенное решение значительно повысило стабильность работы литий-серного аккумулятора, которые в альтернативных вариантах страдают от высокой скорости износа и быстрой потери ёмкости.

В качестве анода разработчики из Lyten вместо традиционного графита использовали литий-металлический композит, который также повысил стабильность работы литий-серного аккумулятора. В конечном итоге компания смогла приступить к мелкосерийному производству аккумуляторов ёмкостью 6 А·ч на своей опытной линии в Сан-Хосе, штат Калифорния. Именно эти аккумуляторы в формфакторе «мешочек» были разосланы заинтересованным производителям и компании Stellantis в частности. Литий-серные аккумуляторы в цилиндрическом формфакторе производитель обещает начать выпускать позже в текущем году.

Параллельно опытному производству революционных аккумуляторов компания Lyten проектирует крупномасштабный завод для их выпуска. На сегодняшний день компания Lyten привлекла более $410 млн долларов в виде акционерного капитала, включая деньги от Stellantis и даже $4 млн от Министерства энергетики США. Все они считают разработку Lyten очень и очень перспективной.

Когда китайская компания CATL взялась за разработку натриево-ионных аккумуляторов, помимо скорости зарядки и устойчивости к холоду она рассматривала и возможное преимущество в себестоимости, но стоимость соединений лития с тех пор значительно снизилась, и во втором поколении натриево-ионные аккумуляторы уже не кажутся перспективными сами по себе.

Источник изображения: CATL

По информации CnEVPost, такие аккумуляторы CATL считает целесообразным сочетать в составе одной тяговой батареи с традиционными литийионными ячейками. Последние обеспечивают и более высокую плотность хранения заряда, и стоят меньше натриево-ионных. Как отмечает источник, в первом поколении CATL добилась плотности хранения заряда в натрий-ионных аккумуляторах до 160 Вт‧ч/кг. Не очень впечатляющий показатель отчасти компенсировался способностью таких батарей восстанавливать заряд до 80 % ёмкости за 15 минут при комнатной температуре, а также сохранять остаточный заряд более 90 % при температурах до минус 20 градусов по шкале Цельсия.

Второе поколение натриево-ионных батарей, которое сейчас разрабатывается CATL, увеличит плотность хранения заряда до 200 Вт‧ч/кг, но в чистом виде они не смогут составить конкуренцию ни более дешёвым LFP-аккумуляторам, ни разрабатываемым компанией параллельно твердотельным. Альтернативы способны предложить плотность хранения заряда до 500 Вт‧ч/кг, по этой причине в CATL считают разумным добавлять натриево-ионные ячейки в составе единой тяговой батареи к литийионным. Подобное гибридное решение будет сочетать высокую скорость зарядки и устойчивость к морозам с большим эксплуатационным ресурсом и разумной стоимостью.

Твердотельные аккумуляторы CATL собирается начать производить небольшими партиями к 2027 году. Компания считает важным продолжать экспансию производственных мощностей, поскольку спрос на тяговые батареи значительно превышает предложение. Чтобы облегчить экспансию производства за пределами Китая, CATL рассматривает схему с лицензированием своих технологий сторонним компаниям. Например, Ford рассчитывает использовать её при выпуске тяговых батарей в США, а компания CATL будет снабжать партнёра необходимыми технологиями, юридически не участвуя в управлении совместным предприятием. Интерес к сотрудничеству с CATL по такой схеме уже проявили более десяти различных потенциальных партнёров.

О новой перспективной альтернативе литиевым аккумулятором сообщили учёные из Китая, опубликовав недавно статью в журнале Nature. По словам исследователей, они разработали электролит на водной основе, который не подвержен возгоранию. Но дело не только в безопасности «водных» аккумуляторов. Они могут хранить почти в два раза больше энергии, чем новейшие литиевые батареи — до 1200 Вт·ч/л.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

О разработке сообщили учёные Даляньского института химической физики Китайской академии наук. Предложенный ими водный электролит содержит растворы йода и брома. В прошлом учёные исследовали возможность создания более ёмких аккумуляторов на водных электролитах без использования солей лития, но выше отметки 200 Вт·ч/л подняться не удалось. Такие батареи тоже можно использовать, но только в системах накопления энергии. Для электромобилей подобные характеристики аккумуляторов не годятся.

Исследователи создали несколько прототипов аккумуляторов с водными электролитами. При использовании в материале анода кадмия выяснилось, что после 300 циклов разряда ёмкость аккумулятора снизилась до 78 %. Замена анода на ванадиевый продемонстрировала «значительную стабильность работы аккумулятора» — он без особенной потери ёмкости выдержал 1000 циклов разряда.

Что касается продемонстрированной аккумулятором на водном электролите плотности хранения энергии, то по этому параметру он превзошёл даже некоторые аккумуляторы с твердотельными электролитами. При этом он может быть сопоставим по стоимости производства с классическими литиевыми аккумуляторами, что станет несомненным прорывом, если работа дойдёт до стадии коммерциализации.

«Наша работа демонстрирует, что возможны безопасные водные аккумуляторы с высокой плотностью энергии, предлагающие вариант развития сетевых накопителей энергии и даже электромобилей», — сказано в работе учёных.

Компания Natron Energy запустила в серийное производство альтернативы литийионным аккумуляторам. Натрий-ионные батареи заряжаются на порядок быстрее традиционных литиевых, и при этом служат в 5 раз дольше. Но что ещё важнее, натрия на Земле гораздо больше, чем лития.

Источник изображения: Natron Energy

Американская компания Natron Energy, основанная в 2013 году, начала серийное производство инновационных натрий-ионных аккумуляторов, которые могут стать реальной альтернативой традиционным литий-ионным батареям. По сравнению с широко используемыми литийионными аккумуляторами, натрий-ионные обладают рядом преимуществ. В частности, запасы натрия на Земле превышают запасы лития в 500-1000 раз. Кроме того, добыча натрия не наносит столь серьезного ущерба окружающей среде. И наконец, в производстве натрий-ионных батарей Natron используются широкодоступные материалы — алюминий, железо и марганец, благодаря которым удастся минимизировать зависимость от поставок редкоземельных металлов вроде кобальта из нестабильных регионов.

Конечно, есть у натрий-ионных батарей и недостаток — по плотности хранения энергии они пока уступает литийионным. Зато натриевые аккумуляторы более безопасны, поскольку не воспламеняются, экологичны и менее подвержены колебаниям цен из-за геополитической нестабильности. В отличие от кобальта и никеля, используемых в литийионных аккумуляторах, все компоненты натриевых батарей Natron производятся в США.

Первыми потребителями инновационных батарей станут крупные центры обработки данных, ориентированные на задачи искусственного интеллекта. При этом быстрая зарядка позволит эффективно накапливать энергию в часы пиковой выработки от солнечных или ветровых электростанций и отдавать ее в периоды повышенного потребления.

В дальнейшем компания планирует расширять производство и завоевывать новые сегменты рынка. В частности, в качестве возможной отрасли были названы электромобили, где быстрая зарядка и безопасность придутся как нельзя кстати, а также на телекоммуникации. Уже к 2025 году Natron рассчитывает нарастить выпуск натрий-ионных аккумуляторов до нескольких гигаватт-часов в год. Это позволит сделать их конкурентоспособной и экологичной альтернативой литию.

Израильский стартап StoreDot разрабатывает тяговые аккумуляторы с кремниевыми анодами, которые позволяют восполнять заряд с 10 до 80 % всего за 10 минут на специальных зарядных станциях. Недавно прошла первая демонстрация данной технологии с использованием прототипа электромобиля, а не в лабораторных условиях.

Источник изображения: CarNewsChina, Polestar

В роли «испытательного полигона» в данном случае выступил прототип электромобиля Polestar 5, который оснащался экспериментальной тяговой батареей StoreDot с технологией сверхбыстрой зарядки XFC ёмкостью 77 кВт·ч. В рамках эксперимента заряд тяговой батареи удалось поднять с 10 до 80 % за 10 минут, причём зарядная станция выдавала 310 кВт мощности в начале эксперимента и 370 кВт в конце. У традиционных тяговых батарей принимаемая мощность обычно падает к концу цикла зарядки, но необходимо учитывать, что и прототип StoreDot заряжался только до 80 % ёмкости.

Использование кремниевых анодов вместо графитовых, как поясняет CarNewsChina, позволяет не только увеличить плотность хранения заряда, но и ускорить процесс его восполнения. StoreDot делает упор на конструкции аккумуляторов, которая позволяет улучшить условия охлаждения без дополнительных ухищрений. Тяговая батарея скомпонована таким образом, чтобы одновременно повысить ремонтопригодность и облегчить вторичную переработку элементов.

Помимо прочего, эксперимент StoreDot и Polestar показывает, что тяговые батареи с технологией XFC можно интегрировать в электромобили текущего поколения без серьёзных доработок. Электромобили Polestar 5 пойдут в серию в следующем году, они должны будут оснащаться традиционными аккумуляторами производства SK On, и пока нет уверенности в том, что батареи StoreDot с кремниевыми анодами вскоре пропишутся в электромобилях этой марки. Зато представители Polestar отметили, что новые технологии решают одну из главных проблем при эксплуатации электромобилей — необходимость тратить много времени на зарядку.

Пока конкуренты направляли существенные ресурсы на разработку твердотельных аккумуляторов, крупнейший производитель литийионных батарей с жидким электролитом — китайская компания CATL, довольно скептически оценивала перспективы первых. На днях она заявила, что лишь к 2027 году сможет начать выпуск твердотельных аккумуляторов, и в последующие годы достижение доли в 1 % рынка будет для неё прорывом.

Источник изображения: CATL

Ведущий научный сотрудник CATL Ву Кай (Wu Kai), как сообщает CnEVPost, на Международной выставке батарей в Китае (CIBF) оценил текущую степень готовности твердотельных батарей к массовому производству в 4 балла из 9. Компания ставит перед собой задачу к 2027 году довести этот показатель до 7–8 баллов, что будет означать возможность мелкосерийного производства тяговых батарей с твердотельным электролитом. По словам представителя компании, серийный выпуск таких аккумуляторов отдаляется не только техническими сложностями, но и высокими затратами.

CATL будет считать успехом достижение 1 % рынка твердотельных аккумуляторов. По мнению главного научного сотрудника компании, батареи с жидким электролитом сохранят жизнеспособность на протяжении ещё 20 лет, а твердотельным потребуется от 20 до 30 лет, чтобы занять 50 % рынка. Литиевые батареи с жидким электролитом способны обеспечить плотность хранения заряда до 350 Вт·ч/кг уже сейчас, но из них сложно выжать больше, как пояснил представитель CATL. Твердотельные аккумуляторы способны поднять планку до 500 Вт·ч/кг, а ещё они в меньшей степени зависят от температуры окружающего воздуха и более безопасны при физическом разрушении.

CATL для разработки твердотельных аккумуляторов не только собрала команду исследователей из 1000 человек, но и активно сотрудничает с поставщиками и учебными заведениями. Предстоит решить ещё очень много проблем, прежде чем твердотельные аккумуляторы можно будет выпускать в массовых количествах по приемлемой цене. Многие из конкурентов CATL готовы сделать это до конца текущего десятилетия.

Компания CATL стала мировым лидером в производстве тяговых батарей именно за счёт использования комбинации лития и фосфата железа, которые в изобилии имеются в природе и дешевле, чем никель, марганец и кобальт. При этом производителю удалось решить проблему низкой плотности хранения заряда LFP-батарей — новейшая предлагает запас хода до 1000 км без подзарядки.

Источник изображения: MyDrivers

Около восьми месяцев назад CATL представила батареи семейства Shenxing первого поколения, которые обеспечивали среднеразмерным электромобилям запас хода около 700 км, используя в своём химическом составе литий и фосфат железа, а на этой неделе компания анонсировала батареи поколения Shenxing Plus, которые обеспечивают массовую плотность хранения заряда на уровне 205 Вт‧ч/кг. Это позволяет рассчитывать на преодоление до 1000 км без подзарядки.

Компании пришлось поработать над конструкцией и составом катода и анода, а также компоновкой батареи нового поколения. Её корпус выполняется из цельного куска металла, он оптимизирован с точки зрения повышения плотности компоновки ячеек. Поддержка технологии быстрой зарядки 4C позволяет восстановить до 600 км запаса хода за десять минут. Чтобы новая батарея могла принимать большие зарядные токи без перегрева, CATL усовершенствовала конструкцию терминалов и предусмотрела прогрессивные технологии изготовления прочих элементов. Формально, батарея позволяет восстанавливать запас хода в один километр за секунду. Контролировать процесс зарядки теперь помогают алгоритмы, использующие технологии искусственного интеллекта.

CATL также объединила усилия с партнёрами, чтобы начать строить в Китае сеть зарядных станций, которые учитывали бы особенности работы фирменных батарей семейства Shenxing. Сеть из 600 постов зарядки охватит 271 город Китая и 31 провинцию. Помимо непосредственно зарядки батареи, её можно будет на этих станциях отремонтировать или подвергнуть квалифицированной диагностике. Будут предоставляться и сопутствующие услуги типа технической помощи на дороге.

Тема разработки новых аккумуляторов воспринимается затёртой и служит лишним поводом для шуток, но это лишь по той причине, что аккумуляторы — одно из важнейших направлений научной мысли современности, что ведёт к массе открытий на далёкую и близкую перспективу. Новостей на этом направлении не просто много, а очень много. Но даже среди всего этого моря открытий новости из Южной Кореи обнадёживают — созданный там натриевый аккумулятор может стать прорывом.

Источник изображений: KAIST Nano Materials Simulation and Fabrication Lab

Исследователи с факультета материаловедения и инженерии Корейского института передовых технологий (KAIST) создали гибридное решение, положив в его основу аккумулятор на ионах натрия. Выбор натрия на далёкую перспективу очевиден — его много, и это недорогое сырьё. Корейцы не первые, кто разрабатывает натриево-ионные аккумуляторы. Но они пошли дальше и сделали попытку соединить в новых аккумуляторах лучшие технологии литиевых аккумуляторов и суперконденсаторов, слив воедино ёмкость, удельную мощность и скорость зарядки.

О новой работе учёные рассказали в журнале Energy Storage Materials. Название статьи говорит само за себя: «Проводящий анод с S-легированием из многовалентного сульфида железа с низкой кристалличностью и катод из 3D-пористого графитового углерода с высоким содержанием N [натрия] для высокопроизводительных натриево-ионных гибридных накопителей энергии».

Понятно, что нельзя просто взять и объединить в новом устройстве аноды от обычных аккумуляторов и катоды от суперконденсаторов. Необходимо изменить свойства как анодов, так и катодов. У первых хромает скорость заряда, а вторые не отличаются высокой ёмкостью. Поэтому учёные пошли по пути создания объёмных электродов на основе пористых 3D-материалов — так называемых металлорганических каркасов. Если есть каркас, то туда всегда можно поместить что-то нужное.

Таким образом исследователи создали анод, включив тонкодисперсные активные материалы в пористый углерод (МО-каркас). Полученный материал обладал высочайшей кинетикой, позволяя быструю зарядку, и приблизил его по этому параметру к суперконденсаторам. Похожим образом, но с использованием других материалов, был создан катод, отличающийся рекордной ёмкостью. Тем самым учёные как бы сократили дисбаланс в характеристиках между аккумуляторными анодами и катодами суперконденсаторов.

Созданный в лаборатории прототип гибридного натриево-ионного аккумулятора превзошёл по плотности энергии коммерческие литиево-ионные аккумуляторы (как показано на графике выше) и показал характеристики плотности мощности, свойственные суперконденсаторам. Ожидается, что он подойдет для быстрой зарядки в самых разных сферах — от электромобилей до интеллектуальных электронных устройств и аэрокосмической техники.

Учёные отметили, что гибридное натриево-ионное накопительное устройство энергии, способное к быстрой зарядке и достигающее плотности энергии 247 Вт·ч/кг и удельной мощности 34 748 Вт/кг, представляет собой прорыв в преодолении текущих ограничений систем накопления энергии, и это действительно впечатляет.

Не секрет, что заявляемые производителями электромобилей показатели пробега на одном заряде по условным циклам далеки от практически достигаемых значений, поскольку на автономность электромобиля влияет и температура воздуха, и рельеф местности, и манера движения. Китайская компания Nio провела три теста своего электрического седана с полутвердотельной батареей ёмкостью 150 кВт‧ч, и во всех случаях он проехал более 1000 км без подзарядки.

Источник изображения: Nio

Напомним, что ещё в декабре прошлого года два руководителя компании Nio осуществили тестовый пробег на машине с такой батареей, преодолев без подзарядки 1044 км и сохранив к моменту прибытия в пункт назначения запас хода в размере 36 км. В этом месяце полутвердотельные батареи ёмкостью 150 кВт‧ч начали поставляться в фирменные сети экспресс-замены тяговых аккумуляторов, и у клиентов появилась возможность их арендовать. В собственность такие батареи пока не продаются, поскольку их стоимость сопоставима с ценой самого электромобиля, и это может отпугнуть клиентов, а вот пользоваться батареей на условиях лизинга это не мешает.

Новейшую серию из трёх тестов на трёх разных маршрутах Nio провела в этом месяце под пристальным наблюдением интернет-общественности. На одном из маршрутов, который подразумевал перепад высот в диапазоне 1875 метров и перемещение из Куньмина в Чжаньцзян, тестовый седан ET7 с указанной полутвердотельной батареей смог проехать до остановки 1070 км, двигаясь на протяжении 12,8 часов со средней скоростью 83,7 км час с 200 кг полезной нагрузки — по всей видимости, речь шла о двух или трёх водителях, которые поочерёдно садились за руль. Температура окружающей среды колебалась диапазоне от 17 до 37 градусов Цельсия.

Второй заезд на аналогичной машине по маршруту из Пекина в Хэфэй позволил преодолеть без подзарядки 1062 км за 15,3 часа, причём непосредственно в пути электромобиль находился 13,2 часа. Средняя скорость составила 80,5 км/ч, максимальная не превысила 110 км/ч, поездка проходила практически в равнинной местности при температуре от 15 до 30 градусов Цельсия. Как и в предыдущем эксперименте, средний расход энергии составил 13 кВт‧ч на 100 км.

Наконец, третий заезд по маршруту из Шанхая до Сямыня подразумевал движение электромобиля в течение 13,1 часов со средней скоростью 79,9 км/ч по равнинной местности при перепаде температур от 18 до 30 градусов Цельсия. Машина смогла преодолеть 1046 км без подзарядки. Через неделю Nio должна представить обновлённый вариант седана ET7, но полутвердотельная батарея ёмкостью 150 кВт‧ч доступна в лизинг и владельцам машин первого поколения.

Темпы роста рынка электромобилей начали замедляться, и первая волна потребителей-энтузиастов уже в значительной степени удовлетворила свой спрос. Чтобы продвинуться дальше, электромобили должны стать не только доступнее, но и предложить более быструю зарядку и увеличенный запас хода. GAC вторую проблему готова решить уже к 2026 году, предложив батареи для электромобилей, способных проезжать по 1000 км без подзарядки.

Источник изображения: GAC Aion

О своих планах китайская компания GAC рассказала на мероприятии, посвящённом началу опытного производства полностью твердотельных тяговых аккумуляторов. Губчатая структура кремниевого отрицательного электрода сочетается в них с твердотельным положительным электродом, которые в совокупности обеспечивают плотность хранения энергии до 400 Вт‧ч/кг. Помимо 50-процентного превосходства над традиционными литийионными аккумуляторами с жидким электролитом по массовой плотности хранения заряда, твердотельные батареи разработки GAC увеличивают объёмную плотность хранения заряда более чем на 52 %, как поясняет CnEVPost.

Увеличение плотности хранения заряда позволяет уменьшить массу и габариты тяговой батареи при неизменном запасе хода, либо улучшить последний параметр в ущерб массе и габаритам. Твердотельные аккумуляторы также более безопасны с точки зрения вероятности возгорания, они быстрее принимают заряд, а также в меньшей степени теряют свои свойства при высоких и низких температурах окружающей среды. GAC уже начала подготовку к массовому производству таких аккумуляторов, и рассчитывает к 2026 году предложить их покупателям электромобилей дочернего премиального бренда Hyper. Надо полагать, дешёвыми они не будут, но GAC хотя бы не отстанет от конкурентов в освоении производства твердотельных аккумуляторов. Западные автопроизводители инвестируют в профильные стартапы, японские пытаются создавать твердотельные аккумуляторы собственными силами, а у китайских производителей тоже есть для этого всё необходимое, включая огромный внутренний рынок КНР, который позволяет оправдывать серьёзные инвестиции в разработку нового типа тяговых батарей.

Поскольку продукция GAC вполне официально распространяется на российском рынке, у наших соотечественников появляется возможность в какой-то перспективе получить в своё распоряжение долгожданные электромобили с запасом хода, приближающимся к 1000 км, который не столь серьёзно теряется на морозе, как у нынешних моделей с литийонными аккумуляторами, использующими жидкий электролит.

Сообщается, что китайские компании CATL и Yutung Bus начали выпускать литий-железо-фосфатные (LFP) аккумуляторы с гарантией на 15 лет работы или 1,5 млн км пробега. Аккумуляторы создавались для использования в коммерческом транспорте — грузовиках и автобусах, но также будут доступны для установки на легковые электромобили, что позволит значительно сократить расходы на эксплуатацию электротранспорта.

Источник изображения: CATL

Первым потребителем новых аккумуляторов с расширенным сроком службы станет компания Yutong как партнёр CATL. Производитель популярных во многих странах электроавтобусов высоко оценил новые батарейные блоки, сообщив, что первые 1000 циклов заряда они вообще не подвержены деградации. Это первый подобный аккумулятор в отрасли, по словам Yutong. Также в партнёрстве с CATL будет производиться аккумулятор с 10-летней гарантией, рассчитанный на пробег порядка 1 млн км.

Компании CATL и Yutong установили партнёрство в 2012 году для совместной разработки аккумуляторов для коммерческих транспортных средств, начав исследовать перспективные технологии и материалы. Накопленные знания и ресурсы партнёры намерены использовать для продвижения батарей и электротранспорта за рубежом. В частности, оснащённые аккумуляторами CATL электрические автобусы Yutong продаются в более чем 40 странах мира, включая Италию, Францию, Великобританию, Испанию и Катар.

Более того, CATL обещает на 50 % снизить цену на фирменные LFP-аккумуляторы к лету текущего года. Это станет мощнейшим стимулом перейти на электромобили ещё большему числу граждан и организаций. В конечном итоге всё определяет цена вопроса, а цены на аккумуляторы в электромобилях всё ещё определяют стоимость электротранспорта.

Литиевые аккумуляторы подвержены возгоранию в случае неисправности, в процессе эксплуатации, а также при физическом повреждении. Это имеет массу негативных последствий при авариях электромобилей и вдвойне опасней в случае падения электролёта. Поэтому требования к устойчивости аккумуляторных блоков аэротакси наиболее жёсткие. В целях подготовки к сертификации FAA компания Archer Aviation сбросила три аккумулятора с высоты и убедилась в их надёжности.

Источник изображения: Archer Aviation

Четырёхместные пилотируемые аэротакси Midnight питают фирменные блоки аккумуляторов Archer Olympus. Испытания отдельных аккумуляторных элементов для аэротакси компании стартовали в 2021 году. В 2022 году компания начала испытывать аккумуляторные блоки в сборе. Каждый из них имеет ёмкость 142 кВт·ч и выдаёт напряжение 800 В. Максимальная выдаваемая блоками мощность достигает 1,3 МВт.

Во время испытания падением с высоты блоки роняли с 15 м. Всего падало три блока с разным уровнем заряда: 0 %, 30 % и 100 %. Каждый из них выдержал удар без признаков повреждения и после этого остался работоспособным.

Компания Archer стремится преобразовать городские поездки, заменив 60–90-мин поездки на автомобиле на 10–20-мин полёты на электрическом аэротакси, которые будут безопасными, экологичными, малошумными и по стоимости не уступят наземному транспорту. Archer Midnight станет первым таким решением, которым также заинтересовались в Пентагоне как средством для проведения спецопераций. Но это уже другая история.