Новый прорыв в технологиях готов изменить рынок электрокаров уже сейчас

Твердотельные аккумуляторы для электромобилей уже несколько лет подряд остаются главной темой автомобильных новостей, однако большинство крупных автоконцернов не ожидают их появления в серийном производстве раньше конца этого десятилетия. В то же время, разработчики элементов питания убеждены, что первыми революцию на рынке устроят совсем другие технологии. Речь идет о существенно усовершенствованных версиях нынешних литий-ионных батарей, в которых вместо привычного материала в аноде используют кремний. Курт Келти, вице-президент концерна General Motors по вопросам аккумуляторов и устойчивого развития, во время профильной конференции в Сан-Франциско откровенно заявил, что именно кремний является следующим логичным шагом в развитии анодных технологий, и компания делает на это серьезную ставку

Главная цель инженеров остается неизменной: заставить электромобили ездить дольше, заряжаться быстрее и быть безопаснее 

В этой схеме анод является критически важным компонентом, он накапливает ионы во время подзарядки и высвобождает их во время движения. Сейчас почти все аноды в мире производятся из графита. Однако его добыча стоит дорого и сильно вредит окружающей среде, и более 90% мировой переработки этого материала контролирует Китай. Производители держались за графит только потому, что гарантирует стабильность и хорошую энергоемкость. Однако если уменьшить его долю и добавить в кремний анод, характеристики аккумулятора возрастают в разы. Полностью отказаться от графита пока нельзя, ведь он сдерживает разбухание кремния при нагревании, но процесс перехода на новую химию уже запущен. Кремниевые аноды уже успешно работают в топовых смартфонах, а теперь эту технологию адаптируют под нужды автопрома. В GM подтверждают, что в ближайшие годы планируют добавлять кремний в свои батареи во все больших пропорциях

Хотя у General Motors пока не раскрывают точных технических характеристик своих будущих моделей, профильные аккумуляторные стартапы уже наглядно продемонстрировали преимущества кремния. К примеру, калифорнийская компания Amprius Technologies утверждает, что электрокар, который на обычной батарее проезжает 500 километров, с их кремниевым анодом сможет преодолеть рекордные 925 километров. Другой американский стартап, Sila, уверяет, что использование кремния позволяет увеличить запас хода на 20% без изменения физических размеров и массы самого аккумуляторного блока

Наиболее привлекательным в кремниевой технологии является то, что она, в отличие от дальних твердотельных проектов, доступна уже сегодня. Подобные аккумуляторы выпускаются уже серийно для эксклюзивных машин. В частности, знаменитый трековый гиперкар McMurtry Spéirling, поразивший публику рекордом на Фестивале скорости в Гудвуде, работает на элементах тайваньской компании Molicel с кремниевыми анодами от Group14. Это обеспечивает безумную мощность, позволяя машине разгоняться до сотни за невероятные 1,55 секунды. Немецкий Mercedes-Benz также использовал аноды с высоким содержанием кремния в своем новом спортивном автомобиле AMG GT. Благодаря этому автомобиль демонстрирует феноменальную скорость зарядки: от 10 до 80% всего за 11 минут при пиковой мощности станции в 600 кВт

Теперь главная задача для индустрии – превратить эту технологию из экзотики в массовый продукт, снизить себестоимость элементов и начать ставить их в доступные народные электромобили. И работа над этим уже кипит. Американский завод компании Sila в штате Вашингтон уже работает и способен снабжать анодными материалами до 50 тысяч машин в год. Стартап уже подписал долгосрочные контракты с Mercedes-Benz и Panasonic, которая является ключевым поставщиком для Tesla. При необходимости мощности этого предприятия можно оперативно расширить до объемов, достаточных для выпуска 2,5 миллиона электрокаров ежегодно. В то же время компания Group14 развернула масштабное производство кремниевых материалов в Южной Корее, взяв под полный контроль совместный завод со SK Inc., позволяющий обеспечить компонентами более 100 тысяч автомобилей в год

Несмотря на очевидные преимущества кремния, General Motors отмечают, что не собираются отказываться от других перспективных направлений и планируют развивать несколько технологий одновременно под разные задачи. К примеру, для больших рамных внедорожников и пикапов бренд готовит более доступную литий-марганцевую батарею, релиз которой запланирован на 2028 год. Для большинства текущих моделей GM использует аккумуляторы с высоким содержанием никеля, для бюджетного Chevy Bolt выбрали литий-железо-фосфатные (LFP) элементы, а недавно компания анонсировала разработку натрий-ионных систем для стационарного хранения энергии. Параллельно американцы продолжают тестировать в своих лабораториях и твердотельные прототипы, чтобы держать руку на пульсе технологического прогресса. Аккумуляторная гонка в мире не имеет конечной точки, и впереди автопром ждет долгий путь развития различных химических составов — равно как в свое время десятилетиями эволюционировали двигатели внутреннего сгорания