Эти аккумуляторы работают без перерыва уже 14 лет, и у них ещё есть как минимум 10 лет срока службы.

CATL решила проверить одно из утверждений, которые мы всё чаще слышим в этой отрасли: современные аккумуляторы могут служить гораздо дольше, чем мы думаем. Чтобы это убедиться, компания извлекла некоторые элементы питания, которые уже более десяти лет находятся в эксплуатации на одном из крупнейших хранилищ энергии в Китае.

Речь идёт не о тестах, проведённых с первого дня в лабораторных условиях, а об аккумуляторах, которые годами находились в реальных условиях использования, постоянно заряжаясь и разряжаясь. Именно поэтому результаты имеют особый интерес для отрасли, стремящейся к аккумуляторам с всё более длительным сроком службы.

CATL проанализировала более 50 оригинальных призматических элементов LFP из проекта Чжанбэй, считаемого первой крупной системой хранения энергии на основе литиевых аккумуляторов. После почти 14 лет работы ни один из элементов не требовал замены.

14 лет работы, и ещё много времени впереди

Проект Чжанбэй начал функционировать в 2011 году с системой хранения энергии ёмкостью 63 МВт·ч, предназначенной для хранения электроэнергии с последующей её подачей в сеть. Эта установка даже обеспечивала энергией от возобновляемых источников во время зимних Олимпийских игр 2022 года в Пекине и оставалась в эксплуатации до июня 2025 года.

В течение всего этого времени аккумуляторы постоянно проходили циклы зарядки и разрядки. Следовательно, это были не аккумуляторы, хранившиеся годами, а система, которая функционировала практически с первого дня. Когда установка была наконец демонтирована, компания CATL извлекла более 50 оригинальных ячеек LFP, чтобы проверить их состояние.

Результаты оказались особенно впечатляющими. После почти 14 лет ячейки сохранили примерно 85% от своей первоначальной емкости. Это позволяет предположить, что они могут продолжать служить ещё много лет, хотя и в менее требовательных условиях, чем изначально.

Первые анализы уже дали указания на их долговечность. В 2020 году, спустя девять лет с момента ввода в эксплуатацию, CATL извлекла некоторые образцы с системы в Чжанбэе и проверила, что они всё ещё могут выдержать примерно ещё 6.000 циклов. Этот тест был промежуточным, поскольку элементы продолжали работать ещё несколько лет.

После завершения эксплуатационного срока проекта в 2025 году инженеры CATL провели гораздо более полный анализ. Помимо измерения оставшейся емкости, они исследовали внутреннее состояние элементов, чтобы выяснить, не привело ли время к значительным повреждениям их компонентов.

И здесь появилась ещё одна интересная информация. Внутренние электроды по-прежнему имели хорошее состояние: аноды и катоды были правильно выровнены, а процесс интеркаляции лития также оставался в нормальных условиях. Анализы также не выявили заметного износа графита, который мог бы повлиять на его работу.

CATL считает, что эти аккумуляторы, сохраняющие примерно 85% от своей первоначальной емкости, всё ещё могут использоваться в системах хранения с менее высокими требованиями ещё в течение 10 лет, пройдя около 1 000 дополнительных циклов зарядки и разрядки.

Эта цифра особенно важна, учитывая, что речь идет о технологии, разработанной более десяти лет назад. Современные аккумуляторы LFP с тех пор значительно улучшились как по энергетической плотности, так и по системам управления, производства и термоконтроля, поэтому подобные результаты также помогают понять, насколько долговечным может быть аккумулятор при работе в подходящих условиях.

Сама химия LFP обладает рядом особенностей, которые помогают объяснить эти результаты. По сравнению с аккумуляторами NMC, LFP имеют более низкую энергетическую плотность, однако демонстрируют хорошую устойчивость к многократным циклам зарядки и разрядки, а также высокую стабильность. Кроме того, их себестоимость производства ниже, что является одной из причин все более широкого использования этой химии в электромобилях.

Это особенно важно, поскольку аккумуляторы LFP больше не ограничены китайским рынком. Они все чаще встречаются в более большом количестве моделей, продаваемых в Европе и Северной Америке, включая продукты производителей, которые традиционно отдавали предпочтение аккумуляторам NMC.

Результаты тестов CATL не означают, что любой аккумулятор автоматически прослужит 24 года или что все ячейки сохранят 85% своей емкости через 14 лет. Деградация зависит от таких факторов, как температура, глубина циклов, мощность зарядки и разрядки, а также способ управления аккумулятором.

Однако они дают интересный вывод: аккумулятор может оставаться полностью функциональным гораздо дольше, чем он уже не подходит для своего первоначального назначения. В системах хранения энергии это также открывает возможность для повторного использования ячеек, которые больше не обеспечивают необходимых характеристик для крупных установок, но все еще сохраняют значительную часть своей емкости.

В случае электромобиля этот аспект может стать ещё более важным в долгосрочной перспективе. Аккумулятор, который больше не подходит для сохранения первоначального запаса хода или производительности автомобиля, может сохранять достаточную емкость для других применений — от статического хранения до систем с меньшими требованиями к энергии.

Таким образом, развитие аккумуляторов позволяет не только увеличивать запас хода электромобилей или сокращать время их зарядки. Оно также удлиняет срок службы аккумуляторов, который может значительно превышать срок службы самого автомобиля, в котором они установлены.

У случая Чжанбэя есть дополнительное преимущество: речь идет не о оценке, полученной посредством ускоренного моделирования, а о ячейках, которые с 2011 года выполняли реальные задачи, и когда их вывели в 2025 году, они все еще сохраняли значительную часть своей производительности.