CATL готує тверді акумулятори до 2027 року: ціль — 500 Вт·г/кг та запас ходу 1 500 км

Акумулятори з твердим електролітом поступово наближаються до свого золотого віку, маючи за собою великі обіцянки. Можливість зберігати більше енергії без збільшення ваги є дуже привабливою, але перенесення цієї ідеї з лабораторії на виробництво виявляється значно складнішим. Проте, схоже, Китай вже починає розгадувати цю загадку, і такі гіганти, як CATL, вже працюють над останньою стадією розробки.

Згідно з оприлюдненою інформацією про їхню програму розробки, китайський виробник перейшов від платформи для верифікації з елементами ємністю близько 10 А·год до тестування зразків ємністю 20 А·год. Це крок у підвищенні ємності елементів, хоча це ще не означає наявності акумулятора, готового до встановлення у серійний автомобіль.

У 2027 році CATL знову звернувся до виробництва невеликими серіями, про що йшлося у відповіді інвесторам, опублікованій 27 жовтня на платформі Hudongyi біржі Шеньчженя. Масове виробництво планується приблизно у 2030 році. Між цими двома етапами лежить важлива промислова задача: створення функціональних зразків — це одне, а забезпечення їхнього постійного, надійного та ефективного виробництва на лінії — зовсім інше.

У проекті бере участь команда з понад 1.000 осіб, і метою є досягнення енергетичної щільності близько 500 Вт·год/кг. Це показник, який є ціллю розробки, а не підтвердженою специфікацією для клітин, які будуть вироблятися серійно. Також не було оголошено про обсяг перших партій, автовиробників, які їх отримають, чи дату комерційного випуску цих зразків.

Крім того, енергетичну щільність окремої клітини не слід плутати з щільністю всього блоку. Під час інтеграції клітин необхідно додати конструкцію, з’єднання, систему охолодження та інші елементи, які збільшують вагу. Тому ця мета сама по собі не дозволяє розрахувати, яку автономність матиме майбутній електромобіль чи скільки буде важити його акумулятор.

Виклик полягає у довговічності та можливості виробництва за прийнятною ціною.

Енергетична щільність — це один із показників, які найчастіше потрапляють у заголовки, але її недостатньо для визначення того, чи готовий акумулятор до виходу на ринок. Також мають значення термін служби, безпека, поведінка при різних температурах та відсоток елементів, які залишаються на заводі відповідно до специфікацій. Якщо занадто багато одиниць відкидається, вартість може зробити перспективну технологію невигідною для використання.

Сам президент CATL Робін Цзен раніше оцінив рівень зрілості твердих акумуляторів як 4 з 9. Ця оцінка допомагає зрозуміти, яку відстань все ще існує між досягненнями у розробці та стабільним промисловим впровадженням. Наступним кроком є доведення того, що характеристики акумуляторів залишаються стабільними при збільшенні розміру елементів та обсягу виробництва.

Шлях із твердими сульфідними електролітами забезпечує хорошу провідність для іонів літію, але створює труднощі у з’єднанні матеріалів. Під час заряджання та розряджання електроди розширюються та стискаються. Ці рухи можуть пошкодити зони з’єднання та ускладнити проходження іонів, що впливає на продуктивність та термін служби елемента.

Тому конструкція має контролювати такі аспекти, як тиск контакту та опір між компонентами. Йдеться не лише про пошук матеріалів, які добре функціонують окремо, а й про забезпечення їхньої спільної роботи після багатьох циклів. Це одна з причин, чому збільшення ємності зразка не автоматично вирішує проблеми довговічності.

Сульфіди також вимагають ретельного контролю вологості. Певні реакції можуть виділяти сульфід водню — токсичний газ, що змушує приділяти увагу обробці матеріалів та умовам виробництва. Тому використання твердого електроліту не усуває всіх вимог безпеки у промисловому процесі.

Досягнення настільки високих енергетичних щільностей також залежить від конструкції електродів. Серед рішень, які досліджує галузь, — аноди з металевого літію та конфігурації без початкового анода. Наприклад, Samsung SDI описала свою роботу з останньою технологією. CATL не уточнила, яку конфігурацію використовує у зразках своєї найновішої версії, тому не можна приписати їй конкретне рішення.

Календар показує, що CATL знаходиться поруч із іншими великими виробниками, хоча їхні цілі не є ідентичними. Toyota та Idemitsu планують випускати електромобілі з акумуляторами на твердому електроліті між 2027 та 2028 роками, тоді як Samsung SDI має намір розпочати серійне виробництво у другій половині 2027 року. Збіг дат не означає, що всі вони поставлятимуть продукти, порівнянні за характеристиками, чи в тих самих кількостях.