Батарея будущего? Как устроены твердотельные аккумуляторы

Сегодня почти все электромобили используют литий-ионные АКБ. Это проверенная и эффективная технология: современные EV спокойно проезжают 600–800 км, а отдельные модели — и больше 1000 км на одном заряде в определённых условиях

При этом у литий-ионных батарей есть несколько слабых мест. Например, они имеют потолок плотности энергии в 350 Вт·ч/кг. То есть, чтобы получить больше энергии, надо постоянно увеличивать размеры и вес. А чтобы выжать максимум из того что есть, инженерам приходится компенсировать ограничения сложными системами охлаждения, тепловыми насосами и продвинутыми алгоритмами управления типа BMS

Альтернатива есть?

Главный кандидат на роль батареи будущего — твердотельные аккумуляторы (SSB). В них вместо жидкого электролита используется твёрдый, что кардинально меняет конструкцию ячейки. Такие батареи потенциально легче и компактнее, безопаснее при перегреве и лучше совместимы с высокоэффективными анодами

Также SSB обладают плотностью энергии до 500 Вт·ч/кг. На практике это означает плюс ~150 км запаса хода к сопоставимой АКБ Li-ion без увеличения массы автомобиля и больше свободы для компоновки. А ещё — меньший риск возгорания и более стабильную работу при высоких температурах

Твердотельные батареи также быстрее заряжаются и медленнее деградируют. Вроде бы всё хорошо, но есть нюансы

Почему SSB до сих пор не заменили Li-ion

Прототипы электричек с SSB уже показывали Mercedes-Benz и BMW, Chery анонсировала твердотельную батарею с запасом хода до 1500 км, свои разработки готовят Hongqi и другие юренды. Но до массового внедрения дело пока не дошло

Главная проблема — производственная сложность. Для таких аккумуляторов требуются аноды из сверхчистого лития, сверхгерметичный корпус, высокое давление внутри ячейки и очень точный контроль сборки. Всех условий добиться непросто даже в лаборатории

При нынешнем уровне технологий твердотельная батарея обходится в 2–4 раза дороже классической Li-ion. А серийных линий для таких аккумуляторов попросту нет

Тем не менее, движение в сторону SSB продолжается. BYD и многие другие производители уже заявили о планах установить твердотельные батареи на премиальные модели: первые увидим ближе к 2027 году. По идее, индустриализация технологии сделает ее дешевле. Посмотрим, что будет дальше!