Перейти к содержимому 
Потребители хотят более быстрой зарядки и большего запаса хода в своих электромобилях. К счастью, следующее поколение батарей уже существует; они только находятся в процессе индустриализации. Производители твердотельных аккумуляторов отправляют автопроизводителям все больше образцов для производства, и они намерены преобразовать количество энергии, которую мы можем хранить в аккумуляторных блоках. Однако обычный литий-ионный аккумулятор еще далеко не мертв. Аноды с высоким содержанием кремния сохраняют жидкий электролит живым, и эта технология очень близка к внедрению в электромобилях.
Что делать с анодами с высоким содержанием кремния? Что ж, почти все литий-ионные аккумуляторы в автомобилях сейчас имеют аноды — часть отрицательной клеммы аккумулятора — сделанные из графита, который на самом деле является единственным анодным материалом, который когда-либо в них использовался. Добавление кремния в смесь значительно меняет характеристики элемента, хотя какие-либо дополнительные затраты на это пока не ясны.
Большим преимуществом анодов с высоким содержанием кремния не обязательно является гораздо более высокая энергия; это гораздо большая мощность в циклах зарядки и разрядки. Другими словами, более высокая скорость зарядки и более высокая мощность на колесах для данного размера аккумуляторной батареи.
Новый электрический Mercedes-Benz G-Class оснащен кремниевыми анодными элементами от Sila Nanotechnologies.
Скорость зарядки — ключевое нововведение. Некоторые компании заявляют об экстремальном приросте мощности и энергии, но коммерчески доступные кремниевые элементы, похоже, не способны обеспечить значительный прирост в обеих областях, по крайней мере, пока. Пока что это скорее большие успехи в одной области и скромные успехи в другой.
Чтобы внести ясность, такие авторитетные компании, как Amprius, выпускают элементы с большей мощностью и энергией по сравнению с современными графитовыми элементами, но многие прогнозы не направлены на значительное улучшение энергопотребления. Если они это делают, они предлагают цифры ватт-часа на килограмм на уровне ячейки, используя формат мешочка. Это не неискренне, но этому не хватает контекста. Для оптимальной работы пакетным ячейкам требуется дополнительная структура упаковки. Когда их действительно упаковывают в транспортное средство, плотность энергии уже не так впечатляет.
Не вдаваясь в технические характеристики конкретных ячеек, такие компании, как Molicel, видят прирост энергии примерно на 20%, а также впечатляющее увеличение мощности. Эти цифры пока предварительные, но элементы имеют классический цилиндрический формат 21700 и, как ожидается, появятся на рынке в начале следующего года.
Современные элементы, использующие скромную смесь кремния, которую вы действительно можете купить (например, Molicel P50B), демонстрируют мощность и емкость на уровне современных высокопроизводительных элементов, но со значительным увеличением срока службы. Для справки: нынешнее поколение мощных аккумуляторов Molicel используется в McMurtry Spéirling, одном из самых быстрых серийных электромобилей в мире.
McMurtry Speirling, версии которого оснащены цилиндрическим элементом P50B компании Molicel.
Характерной тенденцией в области кремниевых элементов является то, что компании, занимающиеся этой технологией, часто фокусируются на огромной выгоде с точки зрения мощности, а не энергии. Емкость аккумуляторов не удваивается, но скорость, с которой они могут заряжаться и разряжаться, абсолютно увеличивается. В некоторых случаях эта цифра увеличивается более чем вдвое. В предыдущем интервью генеральный директор производителя кремниевых анодных материалов Group14 сказал мне: «Новый элемент, который (Molicel) выпускает, серия X, ребята, они утверждают, что могут заряжать его с нуля до 100% за 90 лет. секунды», а их испытательные ячейки 21700 «X Series» имеют емкость от 2,5 ампер-часов до 5,2 Ач, что типично для формата с современными технологиями.
Имейте это в виду, думая о технологии кремниевых анодов. Скорее всего, он появится раньше твердотельных батарей и получит широкое распространение в электромобилях, но его главные преимущества будут в основном заключаться в зарядке, а не в дальности действия. Точно так же, как мы все знаем, многие головные боли, связанные с зарядкой, сейчас связаны не обязательно с транспортными средствами, а с инфраструктурой. Поэтому поначалу может показаться разочаровывающим тот факт, что эти новые высокотехнологичные аккумуляторные элементы не кажутся намного лучше на дороге, но ситуация будет только улучшаться по мере совершенствования всей экосистемы электромобилей.
Батареи, наконец, становятся лучше, но и другим вещам тоже придется наверстывать упущенное.
Питер — заместитель редактора Motor1 и любитель большинства технологий, особенно колесных. Он получил степень по промышленному дизайну в 2020 году и с тех пор не использовал ее. Он проживает в Нью-Гэмпшире.
