Ці акумулятори працюють без перерви вже 14 років, і у них ще залишається щонайменше 10 років терміну служби.

CATL хотіла перевірити одне з тих тверджень, які ми все частіше чуємо у цій галузі: сучасні акумулятори можуть прослужити набагато довше, ніж ми думаємо. Щоб це перевірити, компанія взяла кілька елементів, які працюють вже понад десятиліття, у одному з найважливіших об’єктів зберігання енергії в Китаї.

Це не лабораторний тест, проведений з першого дня, а акумулятори, які протягом багатьох років використовувалися насправді, постійно заряджаючись та розряджаючись. Саме тому результати мають особливий інтерес для галузі, яка прагне акумуляторів із все довшим терміном служби.

CATL проаналізувала понад 50 оригінальних призматичних елементів LFP з проекту Zhangbei, який вважається першою великою системою зберігання енергії на основі літійних акумуляторів. Після майже 14 років роботи жоден з елементів не потребував заміни.

14 років роботи та ще багато часу попереду

Проект Zhangbei почав функціонувати у 2011 році з системою ємністю 63 МВт·год, призначеною для зберігання електроенергії та її подальшого постачання в мережу. Ця установка навіть забезпечувала енергією від відновлюваних джерел під час Зимових Олімпійських ігор у Пекіні у 2022 році та залишалась в експлуатації до червня 2025 року.

Протягом усього цього часу акумулятори постійно проходили цикли заряджання та розряджання. Це був не акумулятор, який зберігався протягом років, а система, яка фактично працювала з першого дня. Коли обладнання нарешті було виведено з експлуатації, CATL повернула понад 50 оригінальних елементів LFP, щоб перевірити їхній стан.

Результати виявилися особливо вражаючими. Через майже 14 років елементи зберегли приблизно 85% своєї початкової ємності. Це свідчить про те, що вони все ще можуть слугувати протягом багатьох років, хоча і в менш вимогливих застосуваннях, ніж спочатку.

Перші аналізи вже давали підказки щодо їхньої довговічності. У 2020 році, через дев’ять років після запуску, CATL взяла зразки з системи Zhangbei та перевірила, що вони все ще можуть витримати ще близько 6.000 циклів. Цей тест був проміжним, адже елементи продовжували працювати ще кілька років.

Після завершення експлуатаційного терміну проекту у 2025 році інженери CATL провели набагато більш повний аналіз. Окрім вимірювання залишкової ємності, вони дослідили внутрішній стан елементів, щоб перевірити, чи час не спричинив суттєвих пошкоджень їхніх компонентів.

І тут з’явилась ще одна цікава інформація. Внутрішні електроди все ще мали структуру у гарному стані, з анодами та катодами правильно вирівняними, а процес інтеркаляції літію також залишався у належних умовах. Аналізи також не виявили очевидного зносу графіту, який міг би поставити під загрозу його функціонування.

CATL оцінює, що ці акумулятори, маючи приблизно 85% від своєї початкової ємності, все ще можуть використовуватися протягом ще 10 років у системах з меншими вимогами, з приблизно 1 000 додаткових циклів зарядки та розрядки.

Ця цифра є особливо значущою, якщо врахувати, що мова йде про технологію, розроблену понад десять років тому. Сучасні акумулятори LFP з того часу значно розвинулися як за показниками енергетичної щільності, так і за системами управління, виробництва та термоконтролю, тому такі результати допомагають зрозуміти, наскільки може бути довгим термін служби акумулятора за належних умов роботи.

Сама хімія LFP має також деякі особливості, які допомагають пояснити ці результати. Порівняно з акумуляторами NMC, LFP мають меншу енергетичну щільність, але демонструють високу стійкість до багаторазових циклів заряджання та розряджання, а також високу стабільність. Крім того, їхня вартість виробництва нижча, що є однією з причин все більшого поширення цієї хімії у електромобілях.

Це особливо важливо, оскільки акумулятори LFP більше не обмежені китайським ринком. Вони все частіше з’являються у більшій кількості моделей, які продаються в Європі та Північній Америці, включаючи пропозиції виробників, які традиційно віддавали перевагу акумуляторам NMC.

Результати тестів CATL не означають, що будь-яка батарея автоматично прослужить 24 роки чи що всі елементи збережуть 85% своєї ємності через 14 років. Деградація залежить від таких факторів, як температура, глибина циклів, потужність заряджання та розряджання чи спосіб керування батареєю.

Проте це дає цікавий висновок: батарея може залишатися повністю функціональною значно довше, ніж вона вже не підходить для свого первісного застосування. У системах зберігання енергії це також відкриває можливість для повторного використання елементів, які більше не забезпечують необхідних характеристик для великих установок, але все ще зберігають значну частину своєї ємності.

У випадку електромобіля цей аспект може бути ще важливішим у довгостроковій перспективі. Акумулятор, який більше не підходить для збереження початкової автономності чи продуктивності транспортного засобу, може все ще мати достатню ємність для інших застосувань – від статичного зберігання енергії до систем із меншими вимогами.

Тож розвиток акумуляторів дозволяє не лише збільшувати автономність електромобілів чи скорочувати час їх зарядки. Він також подовжує термін їх служби, який може значно перевищувати термін служби самого транспортного засобу, у якому вони встановлені.

А випадок Чжанбей має додаткову цінність: мова йде не про оцінку, отриману за допомогою прискореної симуляції, а про клітини, які з 2011 року виконували справжню роботу, і які, коли їх вийняли у 2025 році, все ще зберігали дуже значну частину своєї продуктивності.