Недавно в кругу автолюбителей мне пожаловался друг. Он рассказал, что всегда хотел сменить машину и рассматривал множество моделей, но ему казалось, что либо внешний вид не был достаточно крутым, либо салон был недостаточно комфортным, но самым важным вопросом был запас хода, надёжность и безопасность. Ему приходится ездить на работу и обратно почти 100 километров каждый день, а по выходным он иногда отправляется в самостоятельную поездку. Он всегда нервничает, когда дело касается зарядки его нынешней машины, опасаясь, что она сломается по дороге. На самом деле, таких друзей, как он, много. Сегодня, когда новые энергетические транспортные средства становятся все более популярными, запас хода по-прежнему остается для многих людей главной проблемой при покупке автомобиля.
Давайте сначала рассмотрим срок службы аккумуляторной батареи новых энергетических транспортных средств, которые в настоящее время представлены на рынке. Возьмем, к примеру, некоторые из наиболее распространенных сегодня чисто электрических транспортных средств: большинство моделей имеют запас хода от 300 до 600 километров. Например, компактный чисто электрический автомобиль известно го бренда имеет официальный запас хода 400 километров. Однако при реальном использовании из-за таких факторов, как манера вождения, дорожные условия и температура окружающей среды, фактический запас хода может быть уменьшен примерно на 20%, или примерно н а 320 километров. Этого может быть недостаточно для ежедневных поездок на короткие расстояния, но когда речь идет о дальних поездках или ежедневных поездках на работу, это создает большие неудобства для владельца автомобиля.
И время зарядки тоже является большой проблемой. Даже при использовании технологии быстрой зарядки полная зарядка автомобиля занимает от получаса до часа, что намного медленнее, чем у автомобиля на традиционном топливе, который можно заправить за несколько ми нут. Это приводит к тому, что многим людям, использующим новые виды транспорта, приходится заранее планировать свои поездки, иначе они могут столкнуться с неловкой ситуацией, связанной с нехваткой мощности.
Запас хода 515 км за 2 минуты в сети замены батарей CATL.
Однако в последнее время в автомобильной промышленности произошли важные события: на рынке вскоре появится большое количество твердотельных аккумуляторов. Эта твердотельная батарея просто потрясающая. Говорят, что запас хода на одной зарядке может достигать 1500 километров. Когда эти данные появились, они действительно шокировали. Давайте сравним. Массовые чисто электрические транспортные средства, упомянутые выше, имеют запас хода в основном 300-600 километров, в то время как твердотельные батареи могут достигать 1500 километров, что почти в четыре-пять раз больше текущего запаса хода.
С точки зрения технических принципов твердотельные аккумуляторы сильно отличаются от традиционных литий-ионных аккумуляторов. Традиционные литий-ионные аккумуляторы используют жидкие электролиты, что может привести к проблемам безопасности, таким как у течка и возгорание при воздействии высоких температур или ударов. В твердотельных аккумуляторах используются твердые электролиты, которые обладают более высокой стабильностью, могут работать в более широком диапазоне температур и более безопасны. Это как традиционная литий-ионная батарея, едущая по обычной дороге. Хотя она может добраться до пункта назначения, она может столкнуться с различными дорожными условиями и рисками; в то время как твердотельная батарея едет по специально построенной для нее трассе, что и быстро, и безопасно.
Давайте посмотрим на плотность энергии. Плотность энергии определяет, сколько энергии может хранить батарея на единицу объема или единицы веса. Плотность энергии современных литий-ионных аккумуляторов составляет приблизительно от 150 до 260 Втч на килограмм. Ожидается, что плотность энергии твердотельных аккумуляторов достигнет 300–500 ватт-часов на килограмм. Это означает, что твердотельные батареи могут хранить больше энергии при том же объеме или весе батареи. Например, если сравнить аккумулятор со складом, то с клад твердотельных аккумуляторов может хранить больше товаров, то есть энергии, при тех же размерах и условиях нагрузки.
С точки зрения скорости зарядки твердотельные аккумуляторы также имеют огромные преимущества. Хотя некоторые из современных технологий быстрой зарядки уже очень быстры, твердотельные аккумуляторы теоретически могут обеспечить более короткое время зарядки. Например, некоторые современные технологии быстрой зарядки позволяют зарядить аккумулятор с 20% до 80% за 30 минут, в то время как твердотельные аккумуляторы, как ожидается, сократят это время до 10 минут или даже меньше. Это похоже на переход от бега трусцой к спринту, что значительно повышает эффективность зарядки.
Твердотельные батареи сделали полностью перерабатываемыми
Так почему же твердотельные батареи до сих пор не вышли на рынок в больших масштабах? На самом деле, причин этому много. Первый
— это вопрос стоимости. Исследования, разработки и производство твердотельных аккумуляторов требуют использования некоторых новых материалов и процессов, что приведет к увеличению затрат. В настоящее время масштабы производства твердотельных аккумуляторов все еще относительно невелики, и снизить затраты за счет крупномасштабного производства, как в случае традиционных литий-ионных аккумуляторов, невозможно. Это похоже на изделие ручной работы, которое стоит дороже из-за малого объема производства; в то время как для обычных товаров, производимых в больших масштабах, стоимость может быть снижена из-за большого объема производства.
Вторая проблема — зрелость технологий. Несмотря на то, что твердотельные батареи достигли многих результатов в лабораторных условиях, все еще остается много технических проблем, которые предстоит решить в реальном производстве и применении. Например, проблема стабильности интерфейса между твердыми электролитами и электродными материалами, если ее не решить должным образом, повлияет н а производительность и срок службы батареи. Это как недавно сформированная команда. Хотя каждый ее участник великолепен, взаимодействие между всеми еще требует тонкой настройки.
Благодаря постоянному развитию науки и техники эти проблемы постепенно решаются. Многие автопроизводители и компании, занимающиеся исследованиями и разработками аккумуляторных батарей, увеличивают инвестиции в НИОКР в области твердотельных аккумуляторных батарей. Некоторые компании добились поэтапных результатов, и ожидается, что твердотельные батареи постепенно будут выведены на рынок в ближайшие несколько лет.
Для потребителей предстоящий запуск твердотельных аккумуляторов, несомненно, является хорошей новостью. Если действительно возможно проехать 1500 километров на одной зарядке, то больше не будет необходимости беспокоиться о разрядке аккумулятора во время дальних поездок. Более того, сокращение времени зарядки сделает использование транспортных средств на новых источниках энергии более удобным. Представьте, что в будущем водить новый энергетический автомобиль будет так же удобно, как и водить автомобиль на топливе. Вы можете отправиться в путь в любое время, не беспокоясь о заряде батареи и зарядке.
С точки зрения развития всей автомобильной промышленности появление твердотельных аккумуляторов также станет важной вехой. Он будет способствовать развитию новых энергетических транспортных средств для дальнейшей замены традиционных транспортных средств на топливе и ускорению процесса электрификации автомобильной промышленности. Это похоже на марафонский забег. Новые энергетические транспортные средства догоняют традиционные топливные транспортные средства, и появление твердотельных аккумуляторов — это своего рода укол в руку для новых энергетических транспортных средств, дающий им возможность превзойти традиционные топливные транспортные средства.
Концептуальный универсал Chery с твердотельной батареей
С точки зрения защиты окружающей среды твердотельные батареи также имеют положительное значение. Поскольку сами по себе транспортные средства на новых источниках энергии не производят выбросов выхлопных газов, с применением твердотельных аккумуляторов популярность транспортных средств на новых источниках энергии будет еще больше расти, что поможет снизить загрязнение окружающей среды выхлопными газами автомобилей. По имеющимся данным, если заменить все автомобили в мире на новые энергетические транспортные средства, выбросы углекислого газа можно будет сократить на сотни миллионов тонн в год. Это играет важную роль в решении проблем ы глобального изменения климата.
С точки зрения рыночной конкуренции, исследования, разработки и применение твердотельных аккумуляторов также приведут к более жесткой конкуренции среди автомобильных компаний. Те компании, которые первыми освоят технологию твердотельных аккумуляторов и на ладят их массовое производство, получат выгодное положение в рыночной конкуренции. Это как гонка вооружений. У кого раньше будет более совершенное оружие, у того больше шансов победить на поле боя.
Давайте рассмотрим перспективы применения твердотельных аккумуляторов в различных типах транспортных средств. Для частных автомобилей длительный срок службы аккумулятора и быстрая зарядка значительно улучшат впечатления владельца. Для таких транспортных средств, как автобусы и такси, высокая плотность энергии и длительный срок службы твердотельных аккумуляторов могут сократить количество циклов зарядки и повысить эффективность работы. Для специальных транспортных средств, таких как логистические автомобили, эксплуатационные преимущества твердотельных аккумуляторов также могут соответствовать их особым рабочим потребностям.
Прежде чем твердотельные батареи поступят на рынок, предстоит решить еще множество проблем. Помимо стоимости и технологической зрелости, необходимо также создать полную вспомогательную базу. Например, необходимо построить больше станций быстрой зарядки для удовлетворения потребностей в зарядке транспортных средств с твердотельными аккумуляторами. В настоящее время количество зарядных станций далеко от удовлетворения потребностей в зарядке существующих новых энергетических транспортных средств. Если транспортные средства на твердотельных батареях будут запущены в больших масштабах без соответствующих вспомогательных объектов, это так же повлияет на их продвижение и применение.
Ожидается, что с развитием науки и техники, а также общества эти проблемы будут решены. Крупные производители автомобилей, компании по производству аккумуляторов и государственные ведомства активно содействуют развитию новых отраслей, связанных с транспортными средствами на основе энергии. Правительство ввело ряд политик субсидирования и мер поддержки, чтобы побудить компании исследовать, разрабатывать и производить новые энергетические транспортные средства; производители автомобилей также постоянно внедряют инновации для улучшения производительности и качества новых энергетических транспортных средств; компании по производству аккумуляторов увеличивают свои инвестиции в исследования и разработку новых технологий аккумуляторов, таких как твердотельные батареи.
Зарядка со скоростью заправки машины с ДВС. 1100-сильный BYD Han L EV, который за 5 минут пополняет запас хода на 400 км
Предстоящий запуск твердотельных аккумуляторов приносит новые надежды и возможности автомобильной промышленности. Хотя в настоящее время все еще существуют некоторые проблемы, с постоянным развитием и совершенствованием технологий я считаю, что в ближайшем будущем мы сможем увидеть на дорогах автомобили, оснащенные твердотельными батареями. В то время наш способ передвижения претерпит колоссальные изменения. Будь то ежедневные поездки на работу или дальние поездки, транспортные средства на новых источниках энергии станут более удобным и экологически чистым выбором. Мы с нетерпением ждем этого дня и верим, что твердотельные аккумуляторы откроют новую эру в автомобильной промышленности.