Группа исследователей из Южной Кореи представила гибридный проводник для литий-металлических аккумуляторов с высокой плотностью энергии. Создание на его основе анодов аккумуляторов не только повысит их ёмкость, но также сделает их в несколько раз легче современных аналогов. Это способно переписать правила игры на рынке, считают изобретатели.

Источник изображения: Advanced Science

Как сообщили в своей статье в журнале Advanced Science учёные с химического факультета Похангского университета науки и технологий (POSTECH) и из Корейского института энергетических исследований (KIER), новая лёгкая трёхмерная структура анодного материала значительно облегчает транспортировку ионов лития.

Профессор Сучжин Пак (Soojin Park) из POSTECH, подчёркивая важность работы, заявил: «Это исследование открывает новые возможности для максимального увеличения плотности энергии литий-металлических аккумуляторов». Его коллега, доктор Гючжин Сон (Gyujin Song) из KIER добавил: «Эта структура, сочетающая в себе лёгкость с высокой плотностью энергии, представляет собой прорыв в технологии аккумуляторов будущего».

Не секрет, что литий-металлические аноды способны достигать энергоемкости 3860 мА·ч/г, что более чем в десять раз больше, чем у выпускаемых в настоящее время графитовых анодов. Это позволяет литий-металлическим анодам накапливать больше энергии в меньшем пространстве и, в отличие от графита или кремния, они могут непосредственно участвовать в электрохимических реакциях в качестве электродов.

Другое дело, что в процессе зарядки и разрядки таких аккумуляторов происходит неравномерное распределение ионов лития, что создаёт зоны, известные как «разряженный литий», а это снижает ёмкость и производительность аккумулятора. Кроме того, литий может нарастать в виде игл внутри батареи, что ведёт к коротким замыканиям. Во многом эти препятствия преодолимы, но до сих пор аноды создавались на базе относительно тяжёлых металлов, а это сильно снижало ёмкость по отношению к весу аккумуляторов.

Для решения этой проблемы корейские учёные разработали гибридную пористую структуру с использованием поливинилового спирта — лёгкого полимера с высокой транспортной способностью по отношению к ионам лития. В сочетании с полимером использованы одностенные углеродные нанотрубки и наноуглеродные сферы, что сделало материал чрезвычайно пористым. Предложенная структура оказалась более чем в пять раз легче анодов с использованием меди. Более того, она обеспечила высочайшую мобильность ионов лития и равномерное их распределение без «мёртвых зон».

В ходе экспериментов литий-металлические анодные батареи, включающие инновационную трёхмерную структуру, продемонстрировали высокую стабильность после более чем 200 циклов зарядки-разрядки и достигли высокой плотности энергии 344 Вт·ч/кг. Прототипы батарей были созданы в виде «мешочков» — типичного формфактора для набора тяговых автомобильных аккумуляторов, что тонко намекает на сферу потенциального использования разработки.

Выручка отрасли производства флеш-памяти NAND в первом квартале текущего года достигла более $14,7 млрд — это самый высокий квартальный показатель за последние годы. При этом Micron обогнала одного из лидеров рынка в лице Western Digital благодаря наращиванию поставок SSD для ИИ-серверов. Флэш-память остаётся одним из самых быстрорастущих сегментов рынка полупроводников.

Источник изображения: Wikipedia

Согласно отчету аналитической компании TrendForce, в первом квартале 2024 года наблюдался значительный рост на рынке флэш-памяти NAND. Выручка отрасли увеличилась на 28,1 % по сравнению с предыдущим кварталом и достигла $14,71 млрд.

Основными драйверами роста стал высокий спрос на твердотельные накопители (SSD) для корпоративных серверов, нацеленных на задачи искусственного интеллекта. Также запасы флэш-памяти наращивали производители ПК и смартфонов, а также операторы дата-центров. Последние постоянно стремятся компенсировать ожидаемый дальнейший рост цен.

Источник изображений: TrendForce

Лидером рынка остается Samsung с долей 37 %, выручка компании от продаж NAND выросла на 28,6 % до $5,4 млрд. На втором месте оказалась SK Group (SK Hynix + Solidigm) с долей 22 % и ростом выручки на 31,9 % до $3,27 млрд. Третье и четвертое место занимают Kioxia и Micron с долями 12 % и 13 % соответственно.

Micron смогла обогнать Western Digital благодаря более низким ценам и активному наращиванию поставок SSD для дата-центров. Выручка Micron выросла на 51,2 %, что является самым высоким показателем среди лидеров отрасли.

Эксперты TrendForce прогнозируют сохранение положительной динамики и во втором квартале — ожидается рост выручки отрасли почти на 10 %. Отмечается, что этому будут способствовать дальнейшее увеличение контрактных цен на флэш-память (+15 %) и расширение использования SSD корпоративным сегментом.

Технологии быстрой зарядки электромобилей разрабатываются не только крупными автопроизводителями, но и стартапами разных мастей, не говоря уже о китайских поставщиках тяговых батарей. В итоге, как считают эксперты, именно Китай в 2025 году станет основным поставщиком электромобилей с функцией экспресс-зарядки.

Источник изображения: CATL

Как поясняет Nikkei Asian Review, китайская компания Gotion High-tech недавно представила тяговую батарею нового поколения, которая позволяет увеличить остаточный заряд с 10 до 80 % за 9 минут 48 секунд, укладываясь в психологически важные десять минут. Для многих потенциальных владельцев электромобилей проведённые на зарядной станции десять минут являются приемлемыми затратами времени при интенсивной эксплуатации машины или перемещении на дальние расстояния.

Добиться прогресса Gotion удалось за счёт использования нового химического состава тяговых батарей. Проводимость электролита удалось повысить на величину от 30 до 50 %, а количество используемых компонентов уменьшилось на 30 %, позволив сделать корпус батареи более тонким. Gotion будет применять технологию скоростной зарядки при выпуске литиевых батарей как на основе фосфата железа (LFP), так и сочетающих никель, марганец и кобальт (NMC). Первые обладают более высоким ресурсом, но уступают вторым в плотности хранения энергии, поэтому последние обеспечивают более высокий запас хода.

Лидер мирового рынка CATL ещё в апреле продемонстрировал тяговые батареи семейства Shenxing Plus, которые сочетают химический состав типа LFP со способностью восполнить запас хода на 600 км в течение десяти минут, а общий запас хода такой батареи может достигать 1000 км. Следующим этапом для CATL должна стать разработка батарей, которые смогут восполнять запас хода на несколько сотен километров всего за шесть минут, как признались представители компаний в минувшую среду на мероприятии Beyond Expo.

С точки зрения архитектуры путь к скоростной зарядке электромобилей обеспечивает переход напряжения с 400 на 800 В, и его уже проделали как немецкие марки концерна Volkswagen, так и южнокорейские KIA, Hyundai и Genesis. Китайские автопроизводители тоже стараются не отставать. Уже в прошлом году они выпустили 125 000 электромобилей и подзаряжаемых гибридов, использующих стандарт 800 В. По итогам следующего года это количество может вырасти в 11 раз до 1,32 млн штук, как считают аналитики Soochow Securities. Если учесть, что ёмкость мирового рынка подобных транспортных средств к тому моменту достигнет 1,62 млн штук, то китайские марки определённо будут на нём доминировать.

Важно, что китайские производители будут уделять внимание ускорению зарядки относительно доступных транспортных средств, использующих LFP-батареи, поскольку таковых на рынке эксплуатируется около 60 %. Gotion свои батареи с поддержкой экспресс-зарядки собирается устанавливать в компактные машины класса B, которые формируют до 30 % китайского рынка электромобилей. Проблемой может стать отсутствие достаточного количества быстрых зарядных станций с поддержкой напряжения 800 В, но над этим вопросом китайские компании также готовы усердно работать.

Недавно США резко повысили пошлины на товары из Китая, в том числе на аккумуляторные батареи для электромобилей. Но эти барьеры не смогли подорвать доминирование Китая на мировом рынке аккумуляторов для электротранспорта. Стоимость китайских батарей остается вдвое ниже американских аналогов даже с учетом новых тарифов на импорт.

Источник изображения: Tommy Krombacher/Unsplash

Несмотря на резкое повышение таможенных пошлин США на китайские аккумуляторы, Китай сохраняет свое доминирующее положение на этом рынке. Как сообщает исследовательская компания TrendForce, недавно Белый дом объявил о повышении импортных пошлин на аккумуляторы из Китая с 7,5 % до 25 %, а тарифы на электромобили подскочат с 25 % до 100 %. Данное решение по замыслу властей должно стимулировать производство аккумуляторов для электромобилей в США и снизить зависимость от китайских поставщиков.

Однако, по оценкам TrendForce, даже с учетом более высоких пошлин стоимость китайских аккумуляторов по-прежнему ниже американских аналогов более чем в два раза, что ставит в невыгодные условия «Большую тройку» — трёх крупнейших американских автомобилестроительных компаний, которым придется либо искать новых поставщиков, либо форсировать выпуск электрокаров. К тому же недавнее временное освобождение китайской компании от требований Закона о снижении инфляции в отношении критически важных полезных ископаемых подчеркивает сохраняющуюся зависимость США от поставок аккумуляторов из Китая.

По мнению TrendForce, американским автопроизводителям потребуется еще как минимум несколько лет, чтобы полностью отказаться от китайских поставщиков в пользу местных производителей. В краткосрочной перспективе они могут компенсировать дополнительные расходы за счет сотрудничества с проверенными производителями из Японии и Южной Кореи. В долгосрочной — ключевым фактором снижения стоимости аккумуляторов станет масштаб производства электромобилей в США.

Что касается технологий, то помимо традиционных литийионных аккумуляторов на основе никеля, кобальта и марганца (NCM), перспективным направлением являются батареи на основе фосфата железа и лития (LFP). Кстати, компания Tesla уже наладила их производство на своем заводе в Неваде, а LG Energy Solution планирует запустить аналогичное производство в Аризоне к 2026 году. При этом ожидается, что LFP-аккумуляторы будут использоваться в основном для накопителей энергии, а не в электромобилях.

Несмотря на протекционистские меры США, в обозримом будущем, по мнению аналитиков, Китай сохранит лидерство на мировом рынке производства аккумуляторов для электротранспорта. Американским компаниям потребуются значительные инвестиции и время, чтобы догнать китайских конкурентов по уровню технологий и стоимости продукции.

Компания «Системы автономной энергии» (САЕ), входящая в группу компаний «Итэлма», разработала тяговую батарею для российского электрического кроссовера Evolute i-Joy. Ёмкость новинки составит более 60 кВт·ч, что почти на 10 кВт·ч превышает нынешнюю ёмкость батареи электрокара. Для подтверждения стопроцентной безопасности технологии планируется проведение необходимых полевых тестов, после завершения которых аккумуляторы будут устанавливаться на электромобили Evolute.

Источник изображения: «Системы автономной энергии»

Ожидается, что автономность электрического кроссовера Evolute i-Joy возрастёт на 20 %, что позволит на одной зарядке проехать 480 км по испытательному циклу WLTP. Номинальное напряжение аккумулятора составляет 350 В, максимальный ток разряда в режиме повседневной эксплуатации — 260 А, а ток быстрой зарядки — 200 А.

Аккумулятор содержит обширный ряд компонентов отечественной разработки — от систем термостатирования до блоков управления и телематики. Тяговая батарея создана с учётом российских дорожных и климатических особенностей, не боится перепадов температур и осадков. Специально разработанный теплообменник позволяет эксплуатировать электромобиль при низких температурах вплоть до 40 °C.

В дальнейшем планируется оснастить российскими аккумуляторами и другие модели линейки Evolute, в которую на сегодняшний день входят, помимо i-Joy, седан i-Pro, кроссоверы i-Sky и i-Jet, минивэн i-Van, а также семиместный гибридный кроссовер i-Space. Все автомобили производятся на заводе компании в Липецкой области.

«Впервые на российском рынке электромобилей будет представлена модель с тяговой батареей отечественной разработки. Российский бренд электромобилей Evolute уже приступил к тестированию тяговой батареи, разработанной компанией "Системы автономной энергии", входящей в ГК "Итэлма". Новый аккумулятор предназначен для городского кроссовера Evolute i-Joy», — заявил представитель САЭ.

«Установка батареи российского производства является значительным шагом для стремительно развивающейся индустрии электротранспорта в стране. В сотрудничестве с компанией САЭ мы проведём тщательные лабораторные тесты и приступим к дорожным испытаниям в ближайшее время», — сообщил управляющий партнёр Evolute Андрей Резников.

Об угрозе затоваривания китайского рынка электромобилей не говорит только ленивый, да и развёрнутая его участниками «ценовая война» указывает на возросшую конкуренцию. В сегменте тяговых батарей китайские поставщики тоже являются мировыми лидерами, но для освоения зарубежных рынков им нужны подобающие условия. CATL считает, что ей необходимо увеличить количество зарубежных предприятий с шести до восьми штук.

Источник изображения: CATL

Об этом сообщает CnEVPost со ссылкой на китайское издание LatePost. Во-первых, текущий год сотрудники CATL начали под лозунгом скорейшей экспансии бизнеса за пределами Китая. С конца прошлого года руководителей CATL начали обучать основам взаимодействия с зарубежными партнёрами и клиентами. По данным SNE Research, в прошлом году CATL оставалась крупнейшим поставщиком тяговых батарей для электромобилей с эквивалентной производительностью 259,7 ГВт‧ч в год, что на 40,8 % больше уровня 2022 года. Компания занимала 36,8 % мирового рынка тяговых батарей.

До сих пор было известно только о шести предприятиях CATL за пределами Китая, которые она уже ввела в строй или только собирается возвести. По одному расположены или появятся в Германии, Венгрии, Индонезии, Таиланде, а в США компания запустит сразу две производственные площадки. Правда, предприятие в Мичигане формально будет совместным с Ford, и CATL будет в нём участвовать только своими технологиями, а второе будет действовать в штате Невада в интересах компании Tesla.

По данным китайских источников, теперь к шести перечисленным предприятиям CATL за рубежами КНР могут добавиться ещё два. В Испании выпуском батарей китайский гигант будет заниматься в рамках совместного предприятия с автоконцерном Stellantis NV, а вот в Марокко китайский производитель станет единоличным владельцем предприятия по выпуску материалов для изготовления катодов литиевых батарей. Продукция этого предприятия будет поставляться из Северной Африки по всей Европе. Очевидно, такая схема предусмотрена на тот случай, если европейские чиновники продолжат воздвигать барьеры на пути импорта готовых тяговых батарей китайского производства.

Выручив по итогам прошлого фискального года $53,4 млрд, компания CATL не только увеличила выручку на 22 %, но и нарастила долю выручки на экспортных рынках с 23,41 до 32,67 %. Представители CATL также заявили недавно, что компания ведёт переговоры как минимум с 10 производителями о возможности лицензирования своих технологий выпуска тяговых аккумуляторов. Данная схема сотрудничества позволяет CATL предоставить технологии и построить предприятие для партнёров, а те при реализации продукции будут отчислять определённую часть выручки в адрес CATL. Подобный вариант сотрудничества уже предусмотрен между CATL и Ford Motor, хотя и он встречает сопротивление у некоторых американских законодателей.

Группа ученых из Университета Линчепинга в Швеции представила инновационную аккумуляторную батарею, способную кардинально изменить доступ к электроэнергии в странах с низким уровнем жизни. Основу новой разработки составляют экономичные и одновременно экологичные материалы из цинка и лигнина.

Источник изображения: Thor Balkhed/liu.se

Как отмечает автор исследования, профессор Лаборатории органической электроники Реверант Криспин (Reverant Crispin), солнечные панели уже активно применяются в бедных тропических странах. Однако с наступлением сумерек люди вновь остаются без электричества, что сильно ограничивает развитие этих регионов. С помощью же новой технологии можно накапливать избыточную энергию днём и затем использовать ее после захода солнца, сообщает сайт Liu.se.

Новая перезаряжаемая батарея обещает стать дешевой и экологически чистой альтернативой литийионным аккумуляторам. Она может выдерживать более 8000 циклов перезарядки, сохранив около 80 % своей емкости. По плотности энергии новинка сопоставима со свинцово-кислотными батареями, но без использования токсичного свинца. Кроме того, она может сохранять заряд около недели, что намного дольше в сравнении с другими типами аккумуляторов.

Главная проблема цинковых батарей состоит в их низкой стабильности из-за взаимодействия цинка с водой в электролите, что приводит к выделению водорода и образованию дендритов. Чтобы стабилизировать работу цинкового электрода, ученые использовали специальный водно-полимерный электролит на основе полиакрилата калия (суперабсорбент, SAP), благодаря чему новая батарея демонстрирует очень высокую стабильность при заряде-разряде. При этом стоимость одного цикла использования такой батареи значительно ниже, чем у литийионных аналогов.

Reverant Crispin and Ziyauddin Khan, Источник изображения: Thor Balkhed/liu.se

«Хотя литийионные батареи полезны при правильном обращении, они могут быть взрывоопасными, их сложно перерабатывать и это проблематично с точки зрения экологии, — говорит Зияуддин Хан (Ziyauddin Khan), второй автор исследования. — Таким образом, наша батарея предлагает альтернативу, где плотность энергии не имеет решающего значения».

В настоящее время разработанные опытные образцы имеют небольшие размеры. Однако утверждается, что по этой технологии можно создавать более крупные экземпляры размером с автомобильные аккумуляторы.

Разработка новой перезаряжаемой цинко-лигниновой батареи финансировалась рядом шведских научных фондов и государственных программ. Считается, что эта экологичная и недорогая технология имеет большой потенциал для того, чтобы стать альтернативой литий-ионным батареям в будущем. Криспин также отмечает, что Швеция, как инновационная страна, может помочь другим государствам внедрять «зеленые» технологии энергообеспечения, чтобы избежать ошибок на этапе строительства инфраструктуры, что может «привести к климатической катастрофе».

США в два раза повысили пошлины на импорт китайских полупроводников, а пошлины на ввоз китайских электромобилей для них выросли в четыре раза. Возросли тарифы на аккумуляторы, сталь и алюминий, элементы для солнечных батарей и медицинское оборудование. Некоторые из увеличившихся пошлин могут повлиять на американские компании, такие как Tesla, которая получает около 40 % материалов для аккумуляторов своих автомобилей из Китая.

Источник изображения: unsplash.com

По мнению правительства США, Китай применяет «несправедливую торговую практику» для продвижения своих товаров на внешний рынок, что делает США зависимыми от китайского экспорта. «Несмотря на быстрый недавний прогресс в США, Китай в настоящее время контролирует более 80 % определённых сегментов цепочки поставок аккумуляторов для электромобилей, особенно такие направления, как добыча и переработка критически важных полезных ископаемых», — заявил представитель Белого дома.

В этом году китайские литийионные аккумуляторы для электромобилей будут облагаться налогом на импорт в размере 25 % по сравнению с предыдущей ставкой в 7,5 %. Китайский экспорт алюминия и «других важнейших материалов», используемых для изготовления автомобильных аккумуляторов, теперь также будет облагаться налогом в размере 25 %.

Ввоз китайских электромобилей теперь будет облагаться импортной пошлиной США в размере 100 % вместо прежнего тарифа в 25 %. Это увеличит стоимость доставки китайского электромобиля в США на 300 %. В США ввозится относительно мало китайских автомобилей, по данным агентства Reuters в 2021 году их было импортировано менее 65 000 штук. Тем не менее, учитывая бурный рост производства электромобилей в Китае благодаря государственным субсидиям, администрация США пытается предотвратить ситуацию, которая возникла в последнее время в Европе, где китайским автопроизводителям удалось захватить заметную долю рынка.

Повышение тарифов на ввоз китайских электромобилей вряд ли повлияет на китайскую автомобильную индустрию, поскольку у китайских автопроизводителей нет дилерских центров в США. Скорее это разочарует часть американских потребителей, желающих приобрести значительно более доступные китайские электромобили.

Значительно будут повышены импортные пошлины на китайские чипы — с 25 % до 50 %. Это согласуется с текущей политикой Белого дома, инвестирующего в соответствии с «Законом о чипах» миллиарды долларов в развитие полупроводникового производства в США.

Недавно в журнале Science вышла статья авторов из инженерной школы Маккелви при Вашингтонском университете в Сент-Луисе, посвящённая исследованию гетерогенных тонкоплёночных структур для конденсаторов. Работая с сегнетоэлектриками, учёные случайно создали конденсатор с плотностью энергии в 19 раз выше, чем у обычных элементов. Фактически они разработали аккумулятор с фантастической способностью быстрой зарядки, чего не хватает современным батареям.

Источник изображения: Sang-Hoon Bae

Не секрет, что конденсаторы являются важнейшими элементами подсистем питания и стабилизации схем. В современных смартфонах может быть до 500 конденсаторов, а в ноутбуках — до 800 и более (колебательные контуры мы условно вынесем за скобки в данной статье, речь только о питании). Во всех случаях конденсаторы выступают как элементы, способные быстро разряжаться и заряжаться, чего не скажешь об аккумуляторах. Зато аккумуляторы отличаются высочайшей плотностью хранения энергии. Учёные давно пытаются найти золотую середину — высокоплотный аккумулятор с возможностью быстро заряжаться и разряжаться, но при этом оставаться целым и способным на множество циклов заряда. Похоже, учёные из США приблизились к открытию такого аккумулятора.

В ходе эксперимента с гетероструктурами на основе титаната бария (BaTiO₃) — в некотором роде перовскита — была открыта «новая физика», как выразились учёные. В целом исследователи получили возможность управлять временем разряда (релаксации) сегнетоэлектрического конденсатора. Эта возможность случайно проявила себя при изучении комбинации двумерных и трёхмерных материалов в комбинации 2D/3D/2D2 или бутерброда Au/MoS₂/BaTiO₃/MoS₂/Au. Сердцевина из титаната бария, окружённая двумя атомарно тонкими слоями, создаёт слой толщиной всего 30 нм или 1/10 обычного вируса. Точно подобранные химические и нехимические связи, а также зазоры между слоями стали тем ключом, который позволил получить контроль над временем разряда конденсатора-аккумулятора.

Благодаря сохранению кристалличности 3D-сегнетоэлектрика и минимизации потерь энергии, учёные смогли достичь плотности хранения энергии в этой многослойной гетерогенной структуре на уровне 191,7 Дж/см³ при КПД более 90 %. Точный контроль времени разряда открывает перспективы для широкого спектра применений и потенциально может ускорить разработку высокоэффективных систем накопления энергии.

«Мы создали новую структуру, основанную на инновациях, которые мы уже внедрили в нашей лаборатории с использованием 2D-материалов, — сказал ведущий автор работы Санг-Хун Бей (Sang-Hoon Bae). — Изначально мы не были сосредоточены на накоплении энергии, но в ходе нашего исследования свойств материалов мы обнаружили новое физическое явление, которое, как мы поняли, может быть применено для накопления энергии, и которое было одновременно очень интересным и потенциально гораздо более полезным».

«Мы обнаружили, что время релаксации диэлектрика может регулироваться или индуцироваться очень небольшим зазором в структуре материала, — объяснил Бэй. — Это новое физическое явление — то, с чем мы раньше не сталкивались. Это позволяет нам манипулировать диэлектрическим материалом таким образом, чтобы он не поляризовался и не терял способность заряжаться».

Учёные не скрывают, что впереди будет долгая оптимизация материала, но даже на современном этапе разработка превышает достижения других лабораторий. Поэтому исследователи видят в новом «электронном материале», как они назвали своё решение, большие перспективы.

Сообщается, что молодая компания Lyten из США разослала производителям автомобильного оборудования из США и ЕС первые серийно выпущенные образцы литий-серных аккумуляторов (Li-S) для оценки их возможностей. Образцы также получила компания Stellantis, которая в мае 2023 года инвестировала в Lyten значительные средства и теперь надеется увидеть отдачу.

Источник изображения: Lyten

Литий-серные аккумуляторы обещают быть дешевле литий-ионных и, как минимум, не будут зависеть от таких дефицитных ископаемых, как никель, марганец и кобальт, которые традиционно используются для изготовления катодов литий-ионных аккумуляторов. Для США, которые вынуждены завозить эти ресурсы из-за границы, это важный момент для создания гарантированной цепочки поставок сырья.

Компания Lyten смогла адаптировать линии для выпуска литий-ионных аккумуляторов к производству литий-серных. При этом она изменила конструкцию и состав электродов аккумуляторов. Катод её литий-серной батареи представляет собой патентованную структуру из 3D-графена. Предложенное решение значительно повысило стабильность работы литий-серного аккумулятора, которые в альтернативных вариантах страдают от высокой скорости износа и быстрой потери ёмкости.

В качестве анода разработчики из Lyten вместо традиционного графита использовали литий-металлический композит, который также повысил стабильность работы литий-серного аккумулятора. В конечном итоге компания смогла приступить к мелкосерийному производству аккумуляторов ёмкостью 6 А·ч на своей опытной линии в Сан-Хосе, штат Калифорния. Именно эти аккумуляторы в формфакторе «мешочек» были разосланы заинтересованным производителям и компании Stellantis в частности. Литий-серные аккумуляторы в цилиндрическом формфакторе производитель обещает начать выпускать позже в текущем году.

Параллельно опытному производству революционных аккумуляторов компания Lyten проектирует крупномасштабный завод для их выпуска. На сегодняшний день компания Lyten привлекла более $410 млн долларов в виде акционерного капитала, включая деньги от Stellantis и даже $4 млн от Министерства энергетики США. Все они считают разработку Lyten очень и очень перспективной.

Когда китайская компания CATL взялась за разработку натриево-ионных аккумуляторов, помимо скорости зарядки и устойчивости к холоду она рассматривала и возможное преимущество в себестоимости, но стоимость соединений лития с тех пор значительно снизилась, и во втором поколении натриево-ионные аккумуляторы уже не кажутся перспективными сами по себе.

Источник изображения: CATL

По информации CnEVPost, такие аккумуляторы CATL считает целесообразным сочетать в составе одной тяговой батареи с традиционными литийионными ячейками. Последние обеспечивают и более высокую плотность хранения заряда, и стоят меньше натриево-ионных. Как отмечает источник, в первом поколении CATL добилась плотности хранения заряда в натрий-ионных аккумуляторах до 160 Вт‧ч/кг. Не очень впечатляющий показатель отчасти компенсировался способностью таких батарей восстанавливать заряд до 80 % ёмкости за 15 минут при комнатной температуре, а также сохранять остаточный заряд более 90 % при температурах до минус 20 градусов по шкале Цельсия.

Второе поколение натриево-ионных батарей, которое сейчас разрабатывается CATL, увеличит плотность хранения заряда до 200 Вт‧ч/кг, но в чистом виде они не смогут составить конкуренцию ни более дешёвым LFP-аккумуляторам, ни разрабатываемым компанией параллельно твердотельным. Альтернативы способны предложить плотность хранения заряда до 500 Вт‧ч/кг, по этой причине в CATL считают разумным добавлять натриево-ионные ячейки в составе единой тяговой батареи к литийионным. Подобное гибридное решение будет сочетать высокую скорость зарядки и устойчивость к морозам с большим эксплуатационным ресурсом и разумной стоимостью.

Твердотельные аккумуляторы CATL собирается начать производить небольшими партиями к 2027 году. Компания считает важным продолжать экспансию производственных мощностей, поскольку спрос на тяговые батареи значительно превышает предложение. Чтобы облегчить экспансию производства за пределами Китая, CATL рассматривает схему с лицензированием своих технологий сторонним компаниям. Например, Ford рассчитывает использовать её при выпуске тяговых батарей в США, а компания CATL будет снабжать партнёра необходимыми технологиями, юридически не участвуя в управлении совместным предприятием. Интерес к сотрудничеству с CATL по такой схеме уже проявили более десяти различных потенциальных партнёров.

О новой перспективной альтернативе литиевым аккумулятором сообщили учёные из Китая, опубликовав недавно статью в журнале Nature. По словам исследователей, они разработали электролит на водной основе, который не подвержен возгоранию. Но дело не только в безопасности «водных» аккумуляторов. Они могут хранить почти в два раза больше энергии, чем новейшие литиевые батареи — до 1200 Вт·ч/л.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

О разработке сообщили учёные Даляньского института химической физики Китайской академии наук. Предложенный ими водный электролит содержит растворы йода и брома. В прошлом учёные исследовали возможность создания более ёмких аккумуляторов на водных электролитах без использования солей лития, но выше отметки 200 Вт·ч/л подняться не удалось. Такие батареи тоже можно использовать, но только в системах накопления энергии. Для электромобилей подобные характеристики аккумуляторов не годятся.

Исследователи создали несколько прототипов аккумуляторов с водными электролитами. При использовании в материале анода кадмия выяснилось, что после 300 циклов разряда ёмкость аккумулятора снизилась до 78 %. Замена анода на ванадиевый продемонстрировала «значительную стабильность работы аккумулятора» — он без особенной потери ёмкости выдержал 1000 циклов разряда.

Что касается продемонстрированной аккумулятором на водном электролите плотности хранения энергии, то по этому параметру он превзошёл даже некоторые аккумуляторы с твердотельными электролитами. При этом он может быть сопоставим по стоимости производства с классическими литиевыми аккумуляторами, что станет несомненным прорывом, если работа дойдёт до стадии коммерциализации.

«Наша работа демонстрирует, что возможны безопасные водные аккумуляторы с высокой плотностью энергии, предлагающие вариант развития сетевых накопителей энергии и даже электромобилей», — сказано в работе учёных.

Компания Natron Energy запустила в серийное производство альтернативы литийионным аккумуляторам. Натрий-ионные батареи заряжаются на порядок быстрее традиционных литиевых, и при этом служат в 5 раз дольше. Но что ещё важнее, натрия на Земле гораздо больше, чем лития.

Источник изображения: Natron Energy

Американская компания Natron Energy, основанная в 2013 году, начала серийное производство инновационных натрий-ионных аккумуляторов, которые могут стать реальной альтернативой традиционным литий-ионным батареям. По сравнению с широко используемыми литийионными аккумуляторами, натрий-ионные обладают рядом преимуществ. В частности, запасы натрия на Земле превышают запасы лития в 500-1000 раз. Кроме того, добыча натрия не наносит столь серьезного ущерба окружающей среде. И наконец, в производстве натрий-ионных батарей Natron используются широкодоступные материалы — алюминий, железо и марганец, благодаря которым удастся минимизировать зависимость от поставок редкоземельных металлов вроде кобальта из нестабильных регионов.

Конечно, есть у натрий-ионных батарей и недостаток — по плотности хранения энергии они пока уступает литийионным. Зато натриевые аккумуляторы более безопасны, поскольку не воспламеняются, экологичны и менее подвержены колебаниям цен из-за геополитической нестабильности. В отличие от кобальта и никеля, используемых в литийионных аккумуляторах, все компоненты натриевых батарей Natron производятся в США.

Первыми потребителями инновационных батарей станут крупные центры обработки данных, ориентированные на задачи искусственного интеллекта. При этом быстрая зарядка позволит эффективно накапливать энергию в часы пиковой выработки от солнечных или ветровых электростанций и отдавать ее в периоды повышенного потребления.

В дальнейшем компания планирует расширять производство и завоевывать новые сегменты рынка. В частности, в качестве возможной отрасли были названы электромобили, где быстрая зарядка и безопасность придутся как нельзя кстати, а также на телекоммуникации. Уже к 2025 году Natron рассчитывает нарастить выпуск натрий-ионных аккумуляторов до нескольких гигаватт-часов в год. Это позволит сделать их конкурентоспособной и экологичной альтернативой литию.

Израильский стартап StoreDot разрабатывает тяговые аккумуляторы с кремниевыми анодами, которые позволяют восполнять заряд с 10 до 80 % всего за 10 минут на специальных зарядных станциях. Недавно прошла первая демонстрация данной технологии с использованием прототипа электромобиля, а не в лабораторных условиях.

Источник изображения: CarNewsChina, Polestar

В роли «испытательного полигона» в данном случае выступил прототип электромобиля Polestar 5, который оснащался экспериментальной тяговой батареей StoreDot с технологией сверхбыстрой зарядки XFC ёмкостью 77 кВт·ч. В рамках эксперимента заряд тяговой батареи удалось поднять с 10 до 80 % за 10 минут, причём зарядная станция выдавала 310 кВт мощности в начале эксперимента и 370 кВт в конце. У традиционных тяговых батарей принимаемая мощность обычно падает к концу цикла зарядки, но необходимо учитывать, что и прототип StoreDot заряжался только до 80 % ёмкости.

Использование кремниевых анодов вместо графитовых, как поясняет CarNewsChina, позволяет не только увеличить плотность хранения заряда, но и ускорить процесс его восполнения. StoreDot делает упор на конструкции аккумуляторов, которая позволяет улучшить условия охлаждения без дополнительных ухищрений. Тяговая батарея скомпонована таким образом, чтобы одновременно повысить ремонтопригодность и облегчить вторичную переработку элементов.

Помимо прочего, эксперимент StoreDot и Polestar показывает, что тяговые батареи с технологией XFC можно интегрировать в электромобили текущего поколения без серьёзных доработок. Электромобили Polestar 5 пойдут в серию в следующем году, они должны будут оснащаться традиционными аккумуляторами производства SK On, и пока нет уверенности в том, что батареи StoreDot с кремниевыми анодами вскоре пропишутся в электромобилях этой марки. Зато представители Polestar отметили, что новые технологии решают одну из главных проблем при эксплуатации электромобилей — необходимость тратить много времени на зарядку.

Пока конкуренты направляли существенные ресурсы на разработку твердотельных аккумуляторов, крупнейший производитель литийионных батарей с жидким электролитом — китайская компания CATL, довольно скептически оценивала перспективы первых. На днях она заявила, что лишь к 2027 году сможет начать выпуск твердотельных аккумуляторов, и в последующие годы достижение доли в 1 % рынка будет для неё прорывом.

Источник изображения: CATL

Ведущий научный сотрудник CATL Ву Кай (Wu Kai), как сообщает CnEVPost, на Международной выставке батарей в Китае (CIBF) оценил текущую степень готовности твердотельных батарей к массовому производству в 4 балла из 9. Компания ставит перед собой задачу к 2027 году довести этот показатель до 7–8 баллов, что будет означать возможность мелкосерийного производства тяговых батарей с твердотельным электролитом. По словам представителя компании, серийный выпуск таких аккумуляторов отдаляется не только техническими сложностями, но и высокими затратами.

CATL будет считать успехом достижение 1 % рынка твердотельных аккумуляторов. По мнению главного научного сотрудника компании, батареи с жидким электролитом сохранят жизнеспособность на протяжении ещё 20 лет, а твердотельным потребуется от 20 до 30 лет, чтобы занять 50 % рынка. Литиевые батареи с жидким электролитом способны обеспечить плотность хранения заряда до 350 Вт·ч/кг уже сейчас, но из них сложно выжать больше, как пояснил представитель CATL. Твердотельные аккумуляторы способны поднять планку до 500 Вт·ч/кг, а ещё они в меньшей степени зависят от температуры окружающего воздуха и более безопасны при физическом разрушении.

CATL для разработки твердотельных аккумуляторов не только собрала команду исследователей из 1000 человек, но и активно сотрудничает с поставщиками и учебными заведениями. Предстоит решить ещё очень много проблем, прежде чем твердотельные аккумуляторы можно будет выпускать в массовых количествах по приемлемой цене. Многие из конкурентов CATL готовы сделать это до конца текущего десятилетия.