Смогут ли автоконцерны обойти Tesla

Крупные автопроизводители и венчурные компании начинают инвестировать большие деньги в стартапы, связанные с производством аккумуляторов. Sila Nanotechnologies, QuantumScape и другие собирают миллионы долларов на реализацию своих революционных технологий. Новые разработки должны значительно превзойти по техническим параметрам лучшие на сегодняшний день литий-ионные батареи, которыми комплектуются электрокары Tesla.

Появление нового типа элементов питания лишат автомобили Tesla их главного преимущества – превосходства по эксплуатационным характеристикам. Однако, сроки разработки затягиваются, что свидетельствует о том, насколько это сложная задача.

Действительно ли нужны новые источники питания?

Литий-ионный аккумулятор с момента своего появления в 1991 г. остается лучшим элементом питания для различного аккумуляторного оборудования, будь то смартфон или электромобиль. Стремительное развитие сегмента этих изделий требует чего-то лучшего, а именно батарей с более высокой плотностью энергии. Это значит, что они станут легче и будут дольше работать без дополнительной зарядки.

Уже сегодня есть стартапы, которые пытаются создать аккумуляторы с повышенной плотностью энергии, лучшими характеристиками и более низкой стоимостью. Оснащение такими батареями электромобилей будет означать, что они будут быстрее заряжаться и преодолевать большие расстояния без подзарядки.

Есть предположения, что уже в этом году несколько стартапов, в частности Sila Nanotechnologies (партнер BMW), попытаются довести свои разработки до уровня коммерческого использования и представить усовершенствованные аккумуляторы. Кстати, генеральный директор Sila Nanotechnologies Джин Бердичевский 10 лет назад работал в Tesla и руководил разработкой аккумуляторной системы электрокара Tesla Roadster.

Еще одна компания Alameda (США) в прошлом году получила финансирование в размере $70 млн. на строительство своей первой коммерческой производственной линии для изготовления кремниевых анодных батарей.

Аккумуляторы нового поколения

Одна из новых технологий – твердотельные элементы питания. В таких батареях графитовый анод заменен на анод из металлического лития, а вместо жидкого электролита используется огнестойкий полимер (обычно керамический). По словам руководителей Solid Power, у разрабатываемых их компанией твердотелых батарей плотность энергии выше как минимум на 50%.

В QuantumScape (США) также разрабатывают твердотельный аккумулятор (в сотрудничестве с Volkswagen). Согласно пресс-релизу автопроизводителя, батарея QuantumScape увеличит запас хода Volkswagen E-Golf с нынешних 300 км до 750 км.

Однако массовое производство твердотельных батарей, вероятно, станет доступным не ранее, чем через 5 лет. Даже в пресс-релизе QuantumScape началом коммерческого производства аккумуляторов данного типа указан 2025 г. Кроме разработки и апробирования самой технологии необходимо заменить все технологические цепочки, включая логистику новых материалов и производственные процессы.

Альтернатива твердотелым батареям

В то время как некоторые стартапы работают над созданием принципиально новой технологии, другие компании пытаются усовершенствовать существующие литий-ионные батареи. Преимущество данного подхода – возможность быстрого вывода продукта на рынок. По такому пути идет компания Sila Nanotechnologies, которая в литий-ионной батарее заменяет графитовый анод на кремниевый.

Кремний намного быстрее, чем графит поглощает ионы лития, что существенно сокращает время зарядки батареи. Тем не менее, у кремниевых анодных батарей есть один потенциальный недостаток: кремниевый материал набухает, что означает, что каждый заряд приводит к износу батареи. По словам производителей, они решили эту проблему и такие батареи способны заряжаться до 80% после 1 000 циклов зарядки/разрядки.

Стратегия Tesla

В начале февраля Tesla приобрела компанию Maxwell , производящую ультраконденсаторы и аккумуляторы. В рамках сделки Tesla получила технологию сухих электродов, которая позволит создать более емкие и быстро заряжающиеся батареи для электромобилей. Что касается долговечности, «Максвелл» утверждает, что их аккумуляторная технология обеспечивает сохранение емкости батареи до 90% после 1500 циклов зарядки/разрядки.

Еще один большой плюс новой технологии Maxwell – она позволит существенно снизить затраты на производство источников питания. Это также очень важный вопрос для производителя электрокаров – Tesla взяла курс на массовое производство автомобилей, а значит должна предлагать рынку машины не только люксового класса, но и модели по более демократичным ценам.

Несмотря на то, что в данный момент электрокары Tesla обладают наивысшим среди конкурентов запасом хода, компания не намерена останавливаться на достигнутом и активно работает над созданием новых типов батарей для своих электромобилей.

Источник