Как новые аккумуляторы могут помочь вашему электромобилю заряжаться быстрее

Китайская компания по производству аккумуляторов хочет решить одно из самых больших препятствий на пути более широкого внедрения электромобилей.

Китайский аккумуляторный гигант CATL на прошлой неделе представил новую батарею с функцией быстрой зарядки, которая, по словам компании, может обеспечить запас хода до 400 километров (около 250 миль) за 10 минут.

Это быстрее, чем практически все зарядки электромобилей сегодня, и CATL утверждает, что новые элементы, которые она планирует производить к концу 2023 года, «откроют эру сверхбыстрой зарядки электромобилей». То есть, если готовый продукт будет соответствовать обещаниям компании по емкости аккумулятора, сроку службы и стоимости.

К 2032 году две трети продаж новых автомобилей в США могут составить электромобили, и нам потребуются миллионы новых зарядных устройств для их всех.

Электромобили составляют растущую долю мировых продаж новых автомобилей — 14% в 2022 году. даже на станциях быстрой зарядки. Инновации в материалах для аккумуляторов, если они будут сочетаться с прогрессом в зарядной инфраструктуре, могут помочь имитировать удобство автомобилей с бензиновым двигателем и стимулировать внедрение электромобилей.

CATL, чье название является аббревиатурой от Contemporary Amperex Technology Co. Limited, является крупнейшим в мире производителем аккумуляторов для электромобилей. Компания поставляет элементы крупным автопроизводителям, таким как Tesla, Mercedes и Volkswagen.

Объявление, сделанное на прошлой неделе, является последней из громких технологических новостей компании в этом году. Среди прочего, компания планирует создать конденсированные батареи с высокой плотностью энергии для самолетов и начать массовое производство новых аккумуляторов для электромобилей, изготовленных из натрия вместо лития.

Новые аккумуляторы CATL с быстрой зарядкой будут в два раза быстрее конкурентов, говорит Цзяян Ши, аналитик BNEF, исследовательской фирмы в области энергетики. Быстрая зарядка Tesla увеличивает запас хода примерно до 320 километров или 200 миль за 15 минут.

Некоторые коммерчески доступные батареи уже могут достигать скоростей, объявленных CATL на прошлой неделе, говорит Дэвид Шредер, технический директор Volta Energy Technologies, венчурной компании, специализирующейся на технологиях аккумуляторов и хранения энергии. Но эти батареи используются в таких продуктах, как стационарные накопители энергии. CATL будет первой, кто внедрит эти элементы быстрой зарядки в электромобили.

В случае с литий-ионными батареями, как правило, существует жесткий компромисс между тем, сколько энергии они могут хранить и насколько быстро они могут заряжаться. Эти батареи обычно можно разделить на две категории: «энергетические элементы» и «силовые элементы». Энергетические элементы отдают приоритет упаковыванию как можно большего количества энергии, что полезно для увеличения запаса хода электромобиля без увеличения его объема. С другой стороны, силовые элементы имеют тенденцию отдавать приоритет быстрой зарядке и разрядке, что полезно для таких целей, как стационарное хранилище энергии, стабилизирующее электросеть.

Сегодня силовые элементы могут достигать высоких скоростей зарядки, но они могут быть слишком громоздкими для использования в автомобиле и, вероятно, не прослужат сотни тысяч миль. Аккумуляторы, которые смогут быстро заряжаться, но при этом будут небольшими, легкими и долговечными, станут шагом вперед.

Компромисс между высокой емкостью и быстрой зарядкой сводится к тому, как в батареях движутся заряженные молекулы, называемые ионами. Когда аккумулятор заряжается, электрический ток перемещает ионы лития с одной стороны элемента на другую. Затем ионы могут оседать в пространствах в части батареи, называемой анодом, где они и ждут. В конце концов, они бросятся назад, высвобождая накопленное электричество, когда кто-то использует батарею для питания устройства.

Батареи на основе натрия могут начать появляться на рынке в этом году, если компании реализуют свои планы.

Чтобы увеличить общую емкость батареи, эти аноды могут быть изготовлены из более толстых слоев материала, а это означает, что будет много места для размещения ионов. Однако в батареях с более толстыми анодами часть места для хранения будет находиться глубоко внутри слоев, поэтому ионам придется путешествовать дальше, чтобы добраться туда, замедляя процесс зарядки. Чтобы ускорить зарядку, производители аккумуляторов могут уменьшить количество этих слоев, чтобы ионам не приходилось путешествовать так далеко.