Старожилом сектора услуг по экспресс-замене тяговых батарей на заряженные можно считать китайский стартап Nio, которому принадлежат 3300 профильных автоматических станций на территории Китая. Общее их количество достигает 4800, и ведущий производитель тяговых батарей CATL намерен активно включиться в работу по расширению сети таких станций.

Источник изображения: CATL

Как отмечает Nikkei Asian Review, технология Choco-Swap, продвигаемая компанией CATL, позволяет в автоматическом режиме заменить тяговую батарею на электромобиле за две минуты — это сопоставимо со временем заправки автомобиля с ДВС. Решения Nio, которые появились раньше и пока получили большее распространение в Китае, обычно укладываются в срок от трёх до пяти минут. Хотя Nio и CATL договорились о сотрудничестве, возможность обслуживания электромобиля на станции по экспресс-замене тяговых батарей конкретного типа зависит от совместимости с системой, продвигаемой каждым из этих производителей.

В инфраструктуре CATL батареи семейства Choco-Swap предлагаются в двух типоразмерах, которые позволяют среднеразмерному электромобилю проезжать либо 400, либо до 600 км. Воспользоваться такими станциями можно за $50 в месяц либо оплачивать каждую замену отдельно. Например, сильно разряженную батарею можно обменять на «полную» менее чем за $5, а экземпляр с приличным остаточным зарядом — ещё дешевле.

CATL не раскрывает, сколько подобных станций экспресс-замены батарей сейчас имеется в её распоряжении, но развивать сеть она собирается при участии китайской компании Sinopec, которая владеет сетью из 32 000 классических автозаправочных станций. До конца 2025 года CATL намеревается открыть в Китае 1000 станций по экспресс-замене тяговых батарей, в среднесрочной перспективе — увеличить их количество до 10 000, а в более отдалённой — построить от 30 до 40 тысяч таких станций. Развивать инфраструктуру этого типа CATL начала в 2022 году, но изначально концентрировалась на рынке коммерческой техники. К концу 2024 года компания решила переключиться на пассажирский транспорт, находящийся в частном пользовании.

Китай является крупнейшим в мире рынком электромобилей: их доля на местном рынке новых легковых автомобилей уже превышает 30 %, поэтому даже достаточно развитая — по меркам других стран — инфраструктура не успевает за ростом автопарка. На зарядных станциях возникают многочасовые очереди, и идея экспресс-замены тяговой батареи получила в КНР практическое развитие. Так, Nio предлагает своим клиентам приобрести новый электромобиль без батареи в комплекте, чтобы в дальнейшем арендовать её и регулярно менять на заряженную по мере необходимости.

CATL развивает свою экосистему экспресс-замены батарей при участии пяти китайских автопроизводителей, включая Nio, BAIC, GAC (Aion), Changan и местное подразделение Volkswagen. Партнёры компании постепенно расширяют ассортимент моделей электромобилей, чьи тяговые батареи можно быстро заменить на указанных автоматических станциях. При этом CATL и конкурирующая BYD не прекращают улучшать характеристики тяговых батарей в части возможности скоростной зарядки. Передовые образцы, при наличии зарядной станции соответствующей мощности, позволяют за пять минут восстановить заряд на величину, достаточную для преодоления до 400 или 500 км.

Эксперты предупреждают, что эксплуатация одной станции экспресс-замены тяговых батарей в Китае требует ежемесячных расходов в размере около $200 000. Сюда входят аренда земельного участка, поддержание инфраструктуры, обслуживание самих батарей с учётом затрат на их зарядку и амортизацию. Как правило, для выхода на безубыточность каждая станция должна ежедневно обслуживать не менее 100 клиентов.

Даже для передвигающихся на близких к разрешённым скоростях электромобилей вопрос безопасности тяговых батарей при ДТП имеет огромное значение, поскольку литийионные аккумуляторы при серьёзных механических повреждениях способны возгораться. Глава Xiaomi недавно весьма оригинально продемонстрировал прочность покрытия фирменных батарей электрического спорткара SU7 Ultra.

Источник изображения: Xiaomi

Для машины, которая способна разгоняться до 359 км/ч, пассивная безопасность является не пустым звуком, но поскольку аккумуляторными ячейками компанию Xiaomi снабжает компания CATL, влиять на конструкцию тяговой батареи первая из них может только на уровне силового каркаса и внешней оболочки. Именно её свойства и прорекламировал глава Xiaomi Лэй Цзюнь (Lei Jun), сбросив в рамках эксперимента арбуз с шестого этажа. Последний при ударе об асфальт с такой высоты не только не разлетелся на части, но даже не треснул, а просто подпрыгнул несколько раз, словно мячик, но остался целым.

Секрет подобной живучести плода кроется в его внешнем покрытии. Серая зернистая оболочка, которая защитила дыню при падении, повторяет по своему составу оболочку тяговой батареи электрокара SU7 Ultra. Сверхпрочное 14-слойное покрытие содержит в своём составе стальные гранулы и позволяет сохранить целостность корпуса при серьёзных ударах. Впрочем, прочная оболочка является не единственным достоинством тяговой батареи SU7 Ultra. Она также оснащается активной системой терморегуляции и изоляцией на основе аэрогеля, а интеллектуальная система управления питанием позволяет дистанционно мониторить её состояние в масштабе реального времени.

Китайские производители стараются усовершенствовать технологии хранения энергии в силовых системах электромобилей, Changan Auto не является исключением. Уже в этом году компания начнёт испытывать прототипы твердотельных тяговых аккумуляторов, которые в перспективе позволят увеличить запас хода до 1500 км.

Источник изображения: Changan Auto

Об этом, как уточняет CnEVPost, руководство Changan Auto поведало на конференции для инвесторов. К концу текущего года действующие полностью твердотельные тяговые аккумуляторы начнут испытываться на прототипах электромобилей. В следующем году они пройдут процесс валидации, а к 2027 году Changan рассчитывает постепенно начать массовое производство твердотельных аккумуляторов. К слову, ближайшие конкуренты придерживаются примерно такого же графика, если говорить о лидерах мирового рынка CATL и BYD. С первой из них у Changan ведётся сотрудничество в рамках производства электромобилей марки Avatr, которая недавно официально вышла на российский рынок.

Разрабатываемые Changan твердотельные аккумуляторы обеспечат плотность хранения заряда 400 Вт‧ч/кг. Руководство компании уверено, что этого будет достаточно для увеличения запаса хода электромобиля до 1500 км. Кроме того, технология дистанционной диагностики состояния батареи с помощью искусственного интеллекта позволит улучшить безопасность аккумуляторов на 70 % по сравнению с батареями, использующими жидкий электролит. Твердотельные аккумуляторы менее восприимчивы к температуре окружающего воздуха и не так пожароопасны, как версии с жидким электролитом.

CATL за счёт перехода на твердотельные аккумуляторы рассчитывает увеличить плотность хранения заряда до 500 Вт‧ч/кг, тогда как у лучших экземпляров батарей с жидким электролитом этот показатель не превышает 350 Вт‧ч/кг. Конкурирующая BYD также начнёт малыми партиями выпускать твердотельные батареи в 2027 году, но массовое их применение пророчит не ранее 2030 года.

Представители «большой немецкой тройки» не боятся тратить деньги на разработку перспективных технологий тяговых батарей для электромобилей. BMW намерена вместе с платформой Neue Klasse к следующему году вывести на рынок тяговые батареи нового поколения, которые увеличат ёмкость на 30 %, будут на 30 % быстрее заряжаться и окажутся легче и дешевле предшественников.

Источник изображений: BMW Group

В конце прошлой недели BMW рассказала об аккумуляторной платформе шестого поколения, которая будет использовать напряжение 800 В и ляжет в основу будущих электромобилей марок BMW, Mini и Rolls Royce. Новая платформа обеспечит увеличение скорости зарядки аккумуляторов на 30 % и в той же мере увеличит запас хода по сравнению с моделями электромобилей предыдущего поколения.

Химический состав новых аккумуляторов BMW подразумевает сочетание классических никеля, марганца и кобальта (NMC), но в шестом поколении ячейки станут цилиндрическими, а не призматическими. Уже одно это изменение позволит поднять плотность хранения заряда на 20 % по сравнению с аккумуляторами пятого поколения. Электромобили на основе батарей шестого поколения также будут стандартно обеспечивать владельцев возможностью двунаправленной зарядки. Это позволит, например, питать мощные внешние потребители, отдавать электроэнергию обратно в бытовую сеть или в случае необходимости подзарядить другой электромобиль с севшей батареей.

Корпус тяговой батареи также оптимизирован с точки зрения компоновки, его конструкцию специалисты BMW разработали самостоятельно. В шестом поколении силовых установок электромобилей BMW также усовершенствована система охлаждения и появился интегрированный в корпус электродвигателя инвертор.

Выпуском тяговых батарей шестого поколения будут заниматься предприятия BMW в Германии, Венгрии, Китае, Мексике и США. Это позволит снабжать ближайшие автосборочные предприятия аккумуляторами локального производства. Ячейки будут выпускаться в Европе, Китае и США. Элементы силовой установки типа блока управления и тяговых электродвигателей будут поставляться с предприятий в Германии и Австрии. Опытные образцы блоков управления уже выпускаются компанией BMW в родной Баварии. Серийное производство будет налажено к августу текущего года, значимых величин оно достигнет к середине 2026 года.

В целом, переход на платформу шестого поколения позволяет BMW снизить потери электроэнергии своих электромобилей на 40 %, сократить себестоимость на 20 %, а массу уменьшить на 10 % по сравнению с решениями пятого поколения. На платформе Neue Klasse уже в этом году дебютирует полностью электрическая модель 3-й серии. Позже должен выйти кроссовер на данной платформе. Покупатели будущих электромобилей марки, по словам представителей BMW, смогут выбирать между моделями с одним, двумя, тремя или четырьмя тяговыми электродвигателями.

Конкуренция на рынке тяговых батарей для электромобилей вынуждает производителей не только изобретать новые варианты химического состава аккумуляторных ячеек, но и менять саму технологию производства. Tesla уже давно работает над «сухой» технологией покрытия электродов, но к 2028 году LG Energy Solution надеется внедрить её применение в массовом производстве батарей.

Источник изображения: LG Energy Solution

Помимо Tesla, над совершенствованием технологии покрытия электродов работает и Samsung, так что конкуренция в этой сфере возникает весьма острая. Так называемый «мокрый» способ покрытия электродов является более энергозатратным, а также причиняет окружающей среде больше вреда, поэтому за счёт перехода к «сухому» производители рассчитывают снизить затраты на выпуск аккумуляторных ячеек на величину от 17 до 30 %, как поясняет Bloomberg со ссылкой на представителей LG Energy Solution.

Занявший пост технического директора LG Energy Solution в декабре прошлого года Ким Чжэ Ён (Kim Je-Young) в интервью Bloomberg подчеркнул, что среди конкурентов именно эта компания дальше всех продвинулась в коммерциализации технологии сухого покрытия электродов, поскольку разработки в этой сфере начала ещё десять лет назад. Пилотная линия по изготовлению электродов по новой технологии будет запущена LG в четвёртом квартале этого года, а полномасштабное производство должно быть освоено в 2028 году, как считает технический директор компании.

Tesla получила доступ к подобной технологии в 2019 году после приобретения компании Maxwell Technologies. Попытки внедрить её при производстве аккумуляторных ячеек типоразмера 4680 на предприятии в Техасе к особому успеху не привели. По данным Reuters, американский производитель смог внедрить «сухой» метод покрытия только при выпуске анодов, а катоды приходится выпускать по прежней технологии. Химический состав катодов пока не позволяет применить новый метод их покрытия.

«Мокрая» технология предусматривает нанесение химических реагентов в жидком виде на электроды, которые затем высушиваются в печи длиной почти 100 метров при температуре 200 градусов Цельсия. Энергозатраты при изготовлении электродов этим методом достаточно велики, а ещё приходится иметь дело с не самыми безопасными химикатами.

Сухой метод производства электродов не требует использования специальных печей и позволяет более гибко распоряжаться пространством в производственных помещениях. Восстанавливать отработанные химикаты тоже не требуется, как в случае с «мокрым» методом. Volkswagen, которая пытается внедрить такую технологию силами дочерней компании PowerCo, заявляет о способности снизить энергозатраты на выпуск электродов на 30 %, а потребность в производственных площадях сокращается на 50 %.

LG Energy Solution за счёт прорыва в технологии изготовления электродов надеется укрепить свои рыночные позиции, которые пока вынуждена сдавать китайским конкурентам. Если в прошлом году компания занимала 14,6 % мирового рынка тяговых батарей, то в этом её доля сократилась до 12,6 %. По словам технического директора компании, технология сухого покрытия электродов, разрабатываемая LG Energy Solution, может быть применена для выпуска как катодов, так и анодов.

Помимо Tesla, LG, Samsung и Volkswagen соответствующими изысканиями занимаются Panasonic, CATL, EVE Energy и Svolt Energy Technology. Производители оборудования для выпуска электродов тоже не остаются в стороне. Некоторые из них пытаются усовершенствовать «мокрую» технологию нанесения покрытия на электроды. Прогресс в этой сфере позволит сделать тяговые аккумуляторы более доступными без смены их химического состава.

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.