Ученые института физики Китайской академии наук разработали высокопроизводительную литиевую ячейку с рекордной удельной емкостью. В ходе лабораторных испытаний массовая плотность энергии первого разряда достигла 711,30 Вт*ч/кг, а объемная плотность энергии – 1653,65 Вт*ч/л.
Достичь таких высоких характеристик позволила принципиально другая внутренняя структура с тонкими наружными стенками и использование богатых литием материалов на основе марганца. Пока неизвестно, как эта ячейка поведет себя в условиях низких или сверхвысоких температур и нет данных, сколько циклов зарядки сможет выдержать, однако эти разработки продвигают батарейные технологии и способствуют усовершенствованию электрических транспортных средств.
Фот. Chinese Academy of Sciences
Именно в производстве аккумуляторов для электромобилей у Китая нет конкурентов. По данным Bloomberg NEF, на Китай приходится 75 проц. производственных мощностей аккумуляторных элементов.
Еще одним достижением Китая являются литий-железо-фосфатные аккумуляторы, известные как LFP. Это уникальный тип литий-ионных аккумуляторов, имеющий ряд преимуществ по сравнению со стандартными батареями, включая более длительный срок службы, повышенную безопасность, большую зарядную емкость, меньшее воздействие на человека и окружающую среду.
Западные компании делали акцент на литий-никель-марганцево-кобальтовых (NMC) аккумуляторах, позволяющих накапливать много электроэнергии, обеспечивая электромобилю больший запас хода. Однако несколько китайских компаний, среди которых CATL, изучали технологию LFP и значительно улучшили ее возможности. Китайские власти тщательно проверяли соглашение между Ford и CATL о строительстве завода по производству LFP-аккумуляторов в США, чтобы основная технология аккумуляторного гиганта не была передана американскому автопроизводителю.
Tesla также планирует построить новый завод по производству LFP-батарей в США совместно с китайской CATL — крупнейшим в мире производителем аккумуляторов.
Европейская федерация транспорта и окружающей среды Transport and Environment (T&E) сообщила, что углеродный след может быть сокращен на 39 проц., если в автомобиле используется твердотельная батарея (использующая твердые электроды и твердый электролит), а не литий-ионный аккумулятор. О планах внедрения высокопроизводительных твердотельных батарей объявила Toyota. Автопроизводители, в том числе Ford и BMW, уже работают с поставщиками над разработкой твердотельных аккумуляторов, такие батареи должны появиться в электромобилях во второй половине этого десятилетия.
Более двух десятилетий пионером по технологии аккумуляторов является BYD. На выставке IAA Transportation 2022 в Ганновере BYD состоялась официальная европейская презентация новой и адаптивной платформы eBus Blade от BYD, включающей в себя надежную и долговечную аккумуляторную батарею Blade. Технология CTP (cell to pack) Blade’s Battery значительно улучшает жесткость по сравнению с традиционными конструкциями, придавая ей превосходную прочность. Компактная конструкция Blade Battery, обеспечивающая уменьшение объема на 50 проц., является неотъемлемой частью разработки платформы Blade eBus, позволяющей увеличить емкость батареи для большего диапазона.
Инновация от Volvo Trucks – новая полностью электрическая ось – e-axle, позволяющая использовать больше аккумуляторов в грузовике благодаря интеграции электродвигателей и трансмиссии в заднюю ось. В электрических грузовиках на топливных элементах, которые будут представлены Volvo Trucks во второй половине этого десятилетия, дополнительное пространство будет использовано для установки других компонентов.
Фот. Volvo Trucks
Nikola Corporation совместно с Iveco Group разработали первую в истории модульную платформу с электрическим приводом для большегрузных тягачей, оснащенную обоими источниками энергии: аккумуляторной для поездок примерно на 500 км и электрической трансмиссией на топливных элементах с запасом хода до 800 км в первом поколении.
Фот. Nikola
На прошедшем в марте 2023 года Форуме передовых автомобильных технологий, виртуальной конференции и выставке, мировые эксперты отрасли обратили внимание еще и на такие инновации:
- Усовершенствование системы управления батареями (BMS)
Разработка современных устройств BMS, которые отслеживают и контролируют состояние заряда, напряжения, тока и температуры элементов аккумуляторной батареи электромобилей жизненно важна для увеличения дальности вождения и безопасной эксплуатации. Многие OEM-производители (оригинальные производители оборудования) по всему миру пересматривают свои архитектуры и стандарты BMS
- Инфраструктура зарядки
Новые тенденции, такие как двунаправленная или мегаваттная зарядка оказывают дополнительное влияние на выбор зарядной электроники и полупроводников. Это влияет не только на внешнее зарядное устройство постоянного тока, но и на бортовое зарядное устройство (OBC) и подключенную электронику. Ключевую роль в меняющихся требованиях и новых тенденциях в области зарядки электромобилей играют полупроводники с широкой запрещенной зоной (WBG).
- Полупроводники с широкой запрещенной зоной
Материалы полупроводников с широкой запрещенной зоной (WBG), такие как карбид кремния (SiC) и нитрид галлия (GaN) обеспечивают более высокие электрические поля в устройствах, дают значительное улучшение производительности по сравнению с обычным кремнием, применяемым в настоящее время.
