Миллион километров? Что стоит за долгим сроком службы аккумуляторов LFP?

Покупка более дешевой электромашины не обязательно означает приобретение аккумулятора с меньшим сроком службы. На самом деле может быть наоборот. Аккумуляторы на основе лития-фосфата, LFP, сочетают низкую стоимость производства с высокой устойчивостью к износу, что способствует распространению этой технологии.

Их главным недостатком является энергетическая плотность: обычно они хранят меньше энергии на килограмм по сравнению с аккумуляторами на основе никеля, марганца и кобальта, или NMC. Однако для тех, кто ищет доступную машину и планирует использовать её много лет, отказ от некоторой автономности может иметь значительные преимущества.

Оба вида относятся к семейству литиево-ионных аккумуляторов. Разница заключается в материалах, используемых в их катодах, что влияет на цену, вес, термостабильность и устойчивость к старению. Это также не единственные существующие химические составы, но они являются двумя из наиболее важных в области электромобилей.

Аккумуляторы типа LFP не содержат никеля и кобальта в катоде, вместо этого используя железо и фосфат. Это способствует снижению затрат и объясняет их привлекательность для производителей, стремящихся выпускать более дешевые электромобили. Американское агентство по безопасности дорожного движения NHTSA отмечает именно сочетание более дешевых материалов и увеличенного срока службы при большом количестве циклов зарядки-разрядки.

Однако аккумуляторы LFP предназначены не только для дешевых автомобилей. Компания BYD является одним из их главных сторонников и использует эту химию в своей технологии Blade Battery. Ее пример демонстрирует, что такие аккумуляторы могут применяться и в автомобилях с более высокими характеристиками и размерами, при условии что конструкция всей системы компенсирует их ограничения по энергетической плотности.

Аккумуляторы типа NMC обладают важными преимуществами. Благодаря своей высокой плотности они позволяют хранить большое количество энергии без значительного увеличения веса или объема, что особенно ценно при необходимости высокой автономности. Выбор между различными химическими составами подразумевает необходимость сбалансировать эти характеристики, а не проводить автоматическое разделение аккумуляторов на хорошие и плохие.

Большее количество циклов зарядки, но нет автоматических гарантий пробега в миллион километров

Одним из значительных преимуществ технологии LFP является её устойчивость к циклам зарядки и разрядки. Результаты испытаний, проведённых в Sandia National Laboratories, показывают преимущество этой химической составляющей по сравнению с NMC и NCA, хотя итоги зависят от условий эксплуатации.

Поэтому следует с осторожностью относиться к цифрам, указывающим на фиксированный срок службы каждой технологии. Не все аккумуляторы на основе LFP имеют одинаковый срок службы, как и не все аккумуляторы типа NMC стареют с одинаковой скоростью. На это влияют конкретный состав элементов, температура, глубина разрядки и интенсивность зарядки.

Например, компания BYD заявляет о более чем 5 000 циклах зарядки и разрядки для своего аккумулятора Blade Battery. Это спецификация производителя, а не гарантия того, что любой автомобиль, оснащённый им, сможет преодолеть определённое расстояние без снижения емкости.

Кроме того, полный эквивалентный цикл не означает однократное подключение автомобиля к зарядному устройству. Использование и восполнение 50% емкости дважды примерно соответствует одному циклу. Небольшие ежедневные зарядки не считаются отдельными полными циклами.

Отсюда и появляются некоторые оценки, говорящие о миллионе километров. Простой пример: если автомобиль проедет 300 километров за один полный эквивалентный цикл, то 3 000 циклов составят примерно 900 000 километров в теории.

Эта процедура предназначена для оценки потенциала технологии, но не позволяет предсказать срок службы транспортного средства. Она не учитывает постепенную потерю автономности, старение из-за хода времени и возможные неисправности других компонентов системы. Также она не определяет, когда аккумулятор перестаёт быть полезным для его владельца.

Зарядка до 100% — ещё один аспект, требующий уточнений. Аккумуляторы типа LFP обычно считаются такими, которые позволяют полностью зарядиться без опасений по поводу износа. Однако это не означает, что они не подвержены старению при длительном нахождении в состоянии высокого заряда.

Исследование, представленное Electrochemical Society и проведённое с использованием элементов питания типа LFP и графита, показало меньшую потерю емкости при их применении в устройствах с более низким средним уровнем заряда. Эти материалы обеспечивают хорошую стойкость, но также чувствительны к определённым условиям эксплуатации.

Рекомендации о необходимости периодического полного заряда могут быть связаны, среди прочего, с потребностью в улучшении оценки уровня заряда батареи. Кривая напряжения элементов питания типа LFP остаётся относительно плоской на протяжении большей части их работы, что затрудняет определение количества оставшейся энергии.

Поэтому следует соблюдать конкретные инструкции производителя. Полная зарядка для калибровки оценки системы не должна путаться с необходимостью оставлять автомобиль на уровне 100% в течение многих дней. Аналогично, полная зарядка аккумулятора типа NMC перед поездкой не означает, что он сразу же повредится: важен совокупный набор привычек и условий эксплуатации.

Холод также входит в состав факторов сравнения. Аккумуляторы типа LFP могут проявлять более выраженные ограничения при низких температурах, особенно во время зарядки. Однако итог сильно зависит от самого автомобиля: система терморегулирования, предварительный подогрев и электронное управление влияют на реальные характеристики.

Похожая ситуация наблюдается и с сверхбыстрой зарядкой. Высокая максимальная мощность сама по себе не позволяет определить, как долго прослужит аккумулятор. Необходимо знать конструкцию элементов аккумулятора, способ их охлаждения и условия, при которых система может выдерживать такую мощность. Для сравнения надежности требуются эквивалентные тесты, а не только показатели зарядки.

На рынке подержанных автомобилей аккумулятор типа LFP может быть преимуществом, но он не заменяет диагностику его состояния. Оставшаяся ёмкость, история использования автомобиля и работа тепловой системы дают более полезную информацию, чем просто аббревиатуры.

Вывод для покупателя положительный: выбор более доступного электромобиля не означает отказа от надежного аккумулятора. Аккумуляторы типа LFP обеспечивают привлекательное сочетание стоимости и долговечности. Их потенциал велик, однако для того, чтобы превратить его в гарантированное количество пройденных километров, требуется гораздо больше, чем просто умножение количества циклов на запас хода.