Новые аккумуляторы: революция или эволюция?

топ 100 блогов sigmund_rod13.11.2020

Вчера я отвлёкся на кефирчик, так народ в комментах жаловался, что не знает где к нему кабель зарядный подключать :-)))) Так что сегодня вернёмся к нашим баранам электромобилям.

Для электромобилей батарея — это важнейший и самый дорогой компонент. С начала века развитие здесь было довольно быстрым, но не взрывным. Плотность энергии постепенно увеличивалась:

Плотность энергии в В*ч/кг по годам
Плотность энергии в В*ч/кг по годам

В то время, как стоимость уменьшалась: 

Цена 1 кВт*ч батарей по годам
Цена 1 кВт*ч батарей по годам

Развитие идёт быстро, но достаточно ли быстро? Вот хотел взглянуть, что нам готовят производители батарей в следующие 2-5 лет. 

Какие же проблемы нужно решить? 

— Масса батарей. Батареи очень тяжёлые и электромобили возят с собой огромный лишний вес (500-700 кг). Здесь проблема в химии элементов;

— Скорость зарядки всё ещё очень низкая. В идеале быстрая зарядка должна занимать столько же, сколько и заправка автомобилей с ДВС на бензоколонке (здесь вот про то, как зарядка проходит сейчас). Проблема быстрой зарядки в основном упирается в охлаждение аккумуляторов;

— В батареях используются дорогие материалы, в частности кобальт. Нужно постараться избавится от кобальта и уменьшить использование лития (здесь больше на тему материалов). 

— Батареи практически не перерабатываются.

Тесла

Тесла решила пока сосредоточится на ближайшем будущем. Даже не используя революционных изменений в химии аккумуляторов, их можно производить гораздо дешевле и устанавливать гораздо большую ёмкость в то же самое физическое пространство. На последнем «дне батарей» Маск продемонстрировал как раз следующее поколение, так называемую модель 4680:

Модель аккумулятора Теслы 4680
Модель аккумулятора Теслы 4680

Достижения: новые батареи проще производить, их проще упаковывать вместе и их проще охлаждать, так как тепло отводится через нижнюю часть батареи. Всё это даёт следующие результаты:

1. По оценке Маска, новый дизайн уменьшает стоимость батареи на 56%. Здорово!!!

2. Теперь в то же самое пространство можно установить больше ёмкости. По оценкам, в Теслу модуль 3 с 74 кВт*ч батареей влезает теперь 130 кВт*ч. То есть дальность хода вырастет с 550 до 900 км (здесь анализ). 

Новые аккумуляторы: революция или эволюция?

3. Можно быстрее заряжать электромобиль из-за более эффективного отвода тепла:

Скорость зарядки возрастает почти вдвое. Отсюда: https://insideevs.com/news/448893/tesla-model-3-4680-charging-power-size/
Скорость зарядки возрастает почти вдвое. Отсюда: https://insideevs.com/news/448893/tesla-model-3-4680-charging-power-size/

Кроме того, Маск работает также над новой химией батарей. Задача — избавится от кобальта, самого дорого из металлов используемых в батареях.

Другие производители

Другие производители, в частности CATL, LG Chem и Panasonic работают также над улучшением химии батарей. Самый последний дизайн называется NCM 811 (означает «никель, кобальт, магний в пропорции 8:1:1»). 

Вес различных типов батарей, кг/кВт*ч. Отсюда: https://researchinterfaces.com/know-next-generation-nmc-811-cathode/
Вес различных типов батарей, кг/кВт*ч. Отсюда: https://researchinterfaces.com/know-next-generation-nmc-811-cathode/

Самый дорогой компонент — это кобальт. Здесь его меньше, чем в предыдущих дизайнах. 

А вот здесь сравнение ёмкости на единицу массы:

Ёмкость мА*ч/грамм
Ёмкость мА*ч/грамм

Высокое содержание никеля важно для повышения ёмкости, поэтому увеличение на 20% по сравнению с NMC 622 (или почти на 50% с NMC 111) увеличивает емкость NMC 811 примерно до 200 мА*ч/г. Это не гигантский скачок, но намного лучше, чем катоды NMC нынешнего поколения.

А вот как CATL видит увеличение плотности энергии со временем:

Новые аккумуляторы: революция или эволюция?

Собственно это те батареи, которые используются в самых последних моделях электромобилей. 

В общем, Маск идёт несколько впереди, потому даже Панасоник предложил производить новые батареи 4680 для Маска на своих фабриках.

Так какие же проблемы будут решены с помощью новейших решений? 

— Масса батарей сильно не изменится, Маск обещает, что упадёт на 10%, посмотрим; Тут тоже вопрос, на 10% упадёт масса за 1 кВт*ч или масса того же объёма элементов?

— Скорость зарядки вырастет почти вдвое из-за более лучшего охлаждения, тем не менее мы ещё далеки до скорости заправки «как на бензоколонке»;

— Дорогих материалов используется всё меньше и меньше, в частности кобальта, поэтому цена уменьшается;

— Батареи пока практически не перерабатываются. Над технологиями работают.

Так это эволюция или революция?

-----------------------------------------------------------------

Интересуют проблемы экологически чистого транспорта? Добавляйтесь в друзья!

Ещё мои посты про электромобили:

Мой опыт поездки на электромобиле Ниссан Лиф по Норвегии:

Часть 1. Осло — Мои по побережью

Часть 2. Мои — Осло через горы

Электромобили, «Курс молодого бойца»:

Ёмкость батареи и дальность хода

Зарядка

Электромобили против ДВС.

Мои избранные записи про электрокары:

Стоимость электромобилей и машин с ДВС сравняется к 2024 году

Хватит ли лития для электромобилей? (про дефицит материалов для производства автомобильных аккумуляторов)

Европа всё же выкрутила руки автопроизводителям (о продажах «электричек» в Европе)

Этот ужасный электробус! (электробус, часть вторая)

Электробусы, опыт Осло (электробус, часть первая)

Хватит ли электромобилям электричества? (что будет, если электрифицировать весь парк автомобилей)

Взрывающаяся Тесла (про пожароопасность электромобилей)

Что делать со старыми батареями электрокаров? (про переработку батарей)

Электромобили более экологичные? (жизненный цикл автомобилей)

Любимая и ненавистная Тесла (Плюсы и минусы Теслы)

Секрет успеха электрокаров (Почему электрокары так популярны в Норвегии)

Оставить комментарий

Архив записей в блогах:
Книга Бытия , комикс / The Book of Genesis (comics ) . Иллюстрации - Роберт Крамб ( Robert Crumb ). Лежит - здесь . На английском. Но там - сломанный файл. Несколько первых страниц не читабельны .  Я нормальный сделал , и к себе поставил . И да. Кому не нравится ...
...в организации нападений на чеченских оппозиционеров в стране. Национальная разведывательная организация Турции (MİT) заявила, что россияне, подозреваемые в подготовке вооруженного нападения на представителей чеченской оппозиции, действовали по указаниям депутата Госдумы от ...
Попытка оправдаться от одного из бойцов (гуглоперевод): ***** Генеральная прокуратура обвинила в трагедии под Иловайском 5-й батальон территориальной обороны "Прикарпатье", который снялся с пяти блокпостов и с оружием в руках поехал домой в Делятин. Главный военный прокурор Анатолий Ма ...
(или нет). Шагги размышляет про краудфандинг для игр . Ведь эта наша схема - игрок платит взнос за участие в игре (но не за костюм и дорогу) главмастер берёт кредит региональщик платит пятерной взнос за право вписаться в мастерение - совершенно не единственная. Европейцы прокат костю ...
В последние 4 года многие мои друзья сменили место жительства. Кто-то вынужден был это сделать в силу обстоятельств, кто-то – по своему желанию, в связи с возможностью работать удаленно и взрослением детей. Экстренная эмиграция и плановый, неспешный переезд – ситуации принципиально ...