Зарядка на 1000 км за 9 минут: прорыв в области аккумуляторов для электромобилей

Компания Samsung выпустила первые твердотельные батареи для электромобилей. Источник фото: interestingengineering.com

Новости о разработке аккумуляторов нового типа, которые лишены недостатков литий-ионных батарей, появляются чуть ли не каждый месяц, однако ситуация на рынке не меняется в течение многих лет, так как новинки не воплощаются в жизнь. Но на этот раз ситуация совершенно иная — компания Samsung действительно совершила большой шаг вперед в области аккумуляторных технологий для электромобилей. Причем речь не об дальней перспективе — на выставке SNE Battery Day 2024, проходившей в Сеуле, компания заявила о запуске пилотной линии по производству новых батарей уже запущена в эксплуатацию. Первые партии аккумуляторов были отправлены производителям электромобилей для тестирования. Правда, массовое производство начнется только в 2027 году.

Как заявляет производитель, новые оксидно-твердотельные аккумуляторы Samsung превосходят существующие литий-ионные батареи по всем ключевым параметрам. Они смогут питать электромобили, обеспечивая запас хода почти в 1000 км. Зарядка такой батареи занимает всего 9 минут, то есть процесс занимает лишь немного больше времени, чем, например, заправка бензиновых автомобилей.

Правда, пока неизвестно, речь идет о зарядке от 0% до 100% либо от 10-20% до 80%, что является стандартным показателем. Дело в том, что после отметки в 80% скорость зарядки сильно снижается, что позволяет защитить аккумулятор от быстрого износа, и тем самым существенно продлить срок его службы.

Samsung запустила пилотная линия по производству новых батарей. Источник фото: trauto.ru

Но и это еще не все — серьезный минус литий-ионный аккумуляторов заключается в их взрыво- и пожароопасности, а также сравнительно небольшом сроке службы. Новые же батареи лишены этих минусов — они не взрываются, а срок их службы, если верить производителю, достигает 20 лет. Кроме того, они должны быть меньше и легче, чем существующие аналоги.

Все это обеспечивает батареи большим потенциалом, позволяющим кардинально изменить индустрию электромобилей. Фактически, машины лишатся всех основных своих недостатков. Поэтому они могли бы стать полноценной альтернативной автомобилям с двигателями внутреннего сгорания. Однако в ближайшее время это вряд ли произойдет из-за одного существенного минуса твердотельных аккумуляторов, о котором поговорим ниже.

В отличие от традиционных аккумуляторов, в которых для ионной проводимости между электродами применяют жидкие или гелиевые полимерные электролиты, в твердотельных батареях, как не сложно догадаться из названия, используют твердые электролиты. Например, могут использоваться соли, кислоты или даже полимеры.

Твердотельная батарея будет заряжаться за 9 минут. Источник фото: octa.energy

В случае с батареями Samsung твердый электролит выполнен из оксидов металлов. Он обеспечивает плотность энергии в 500 Вт⋅ч/кг. Для сравнения, плотность обычных аккумуляторов электромобилей составляет примерно — 270 Вт⋅ч/кг. Именно благодаря этому производители электрокаров смогут практически удвоить запас хода своих машин, не меняя объем аккумулятора.

Твердотельные оксидные аккумуляторы Samsung превосходят литий-ионные батареи, как мы выяснили, по многим важным параметрам, но не всем. Серьезный их минус заключается в высокой стоимости. Поэтому сам производитель заявляет, что они будут использоваться в дорогих машинах сегмента “суперпремиум”. Это значит, что новые аккумуляторы, как минимум первое время, не получат широкого распространения.

Кроме того, Samsung представит батареи с высоким содержанием никеля для премиум-сегмента. А для более бюджет машин Samsung разрабатывает литий-железо-фосфатные (LFP) и бескобальтовые аккумуляторы, а также работает над технологией производства сухих электродов. По задумке, они должны быть более доступными, чем существующие литий-ионные батареи, что позволит производителям электромобилей снизить их стоимость. Правда, о других их серьезных преимуществах речи пока не идет.

Многие компании, так TDK, заявили о создании своих твердотельных батарей. Источник фото: ru.futuroprossimo.it

Но это не значит, что твердотельные аккумуляторы еще долгое время не будут использоваться в автомобилях среднего класса. Китайские исследователи уже разработали модель твердотельного аккумулятора, который должен быть значительно доступнее “самсунговского”. Основной для него служит сульфидный электролит, в котором используется новый материал LPSO, вместо дорогостоящего сульфида лития, применяющегося в аналогах.

Обязательно посетите наши каналы Дзен и Telegram, здесь вас ждут самые интересные новости из мира науки и последние открытия!

Кроме того, над созданием твердотельных аккумуляторов работают многие другие производители, например, японская TDK Corporation, которая уже тоже заявила об успешной разработке твердотельного аккумулятора с плотностью энергии 1000 Втч/л. Это значит, что японские батареи смогут вмещать в себя еще больше энергии, чем аккумуляторы Samsung. Таким образом, массовое внедрение в электромобили и гаджеты твердотельных аккумуляторов является гораздо более реальной перспективной, чем, например, батарей из ядерных отходов, о которых мы рассказывали ранее.