LCB: твердотельные АКБ – очередной тупик или прорыв?

Новости об улучшении или создании новых аккумуляторов для электрокаров в интернете появляются с завидной регулярностью. И это понятно: батареи – самое «больное» место для набирающей популярность техники. Здесь заключено сразу несколько проблем: емкость, связанная с габаритами и обеспечивающая дальность поездки, время зарядки и, наверное, самое главное – стоимость.


При этом литий-ионные батареи на сегодня являющиеся самыми распространенными для электромобилей, продолжают совершенствоваться. С другой стороны, есть амбициозные проекты, в случае реализации которых на рынке может появиться аккумулятор с характеристиками, как минимум, вдвое, а максимум, на порядок превышающими параметры ныне используемых АКБ.

Твердотельные литий-керамические батареи (LCB)

Их главная особенность – отсутствие жидкого электролита, переносящего заряженные частицы от одного электрода к другому. Вместо химического раствора, способствующего деградации АКБ, применяется материал, изготовленный из литий-керамических компонентов.


Как будут выглядеть внешне такие батареи? Их разработкой занимается множество компаний, и у каждой – свои предпочтения. Например, Prologium из Тайваня, заявившая с минувшем году, что она в этом направлении опережает конкурентов, показала АКБ в виде пачек. Это такие пакеты, внутри которых отдельные «листы» соединены электродами.


Компания разрабатывает LCB совместно с серьезным партнером – Mercedes-Benz. Prologium вложила в строительство завода по производству твердотельных батарей не менее 5,2 млрд евро. Предприятие будет располагаться во Франции, городе Дюнкерк. Однако, чем же так хороши эти батареи?

Достоинства LCB

В первую очередь, это высокая плотность энергии: т. е. на одной единице площади, объема, можно сохранить больше емкости. Если сравнивать с литий-ионными АКБ, то, как минимум, в 2 раза. Это значит, что примерно во столько же увеличится запас хода и уменьшится масса батареи. Второй плюс – сравнительно небольшой нагрев твердотельного аккумулятора, т. к. материал его изготовления сам по себе неплохо рассеивает тепло.


Отсутствие жидкости делает изделие более безопасным, невоспламеняемым, химически нейтральным. Еще LCB способны выдерживать сотни тысяч перезарядок без потери изначальных параметров, что недостижимо для литий-ионных изделий. Да и рабочий диапазон температуры, в котором LCB нормально функционируют, находится в пределах от -30°С до +100°С. В Prologium заявили, что уже передали в конце 2023 года партию своих LCB для испытаний автопроизводителям. Но пока – тишина. А что конкуренты?

Samsung

В августе минувшего года компания на выставке SNE Battery Day, проходившей в Сеуле, объявила, что уже построила «пилотную линию» на одном из своих предприятий, для выпуска оксидно-твердотельных аккумуляторов. При этом первая их партия уже отправлена на тестирование. Правда, крупномасштабное производство обещают начать в 2027-м.


По словам представителей компании, их аккумуляторы будут заряжаться за 9 минут и обеспечивать запас хода на 1000 км. При этом срок службы новых АКБ достигнет 20 лет. Аккумуляторы от «Самсунг» имеют плотность энергии 500 Вт*ч/кг (литий-ионные – 270 Вт*ч/кг).

Что препятствует распространению LCB

Дорогая технология изготовления и материалы. Все «прелести» твердотельных аккумуляторов смогут распознать только владельцы супердорогих электрокаров. Для бюджетных авто тот же Samsung разрабатывает все те же АКБ на основе лития. Правда, пытаются их удешевить, добавляя железо, фосфаты, отстраняясь от дорого кобальта.


А китайцы? Там тоже работа кипит: недавно было объявлено о создании нового материала LPSO, являющегося основой электролита. Он состоит из пары синтезированных засекреченных «недорогих компонентов». По словам главы компании Ма Чэна все другие разработки конкурентов ведутся на основе сульфидов, цена которого в среднем – 195 долларов за кило. По мнению китайцев, эта цифра не должна превышать 50 «зеленых»: только тогда электромобили станут общедоступными. Научно-технический университет КНР решает эту задачу, утверждая, что стоимость их синтезированного материала составляет 15 долларов за кг.


Можно сделать обобщенный вывод: ранее конца 2020-х годов массовое производство твердотельных аккумуляторов нереально. И еще не факт, что именно эта технология будет лидирующей. Еще год назад прогнозировали падение стоимости электрокаров на 50% к 2026-му. Ну что ж, посмотрим, подождем...