Чем отличаются типы батарей для электрокаров

Батареи для самых первых электрокаров были пугающе большими и тяжелыми. С их помощью машины проезжали в лучшем случае 10 км. С тех пор многое изменилось, а технологии производства аккумуляторов шагнули далеко вперед.

Именно Li-ion батареи чаще, всего устанавливаются в электромобили, это самый распространенный тип химической смеси аккумуляторного блока. Они мало весят, обладают высокой плотностью энергии, долго служат и эффективно заряжаются. Внутри таких батарей находятся жидкость с ионами и две пластины. Одна из пластин накапливает ионы лития, а другая «приглашает в гости» ионы во время зарядки.

Литийионные батареи делятся на две группы: никель-марганец-кобальтовые и никель-кобальт-алюминиевые аккумуляторы.

NMC-батареи обладают повышенной плотностью энергии — 250 Вт*ч/кг. На простом языке это означает, что с подобными батареями электромобили могут преодолевать расстояние около 500 км на одном заряде. Например, при средней емкости большинства батарей около 100 кВт*ч и среднем расходе 20 кВт*ч на 100 км, заряда NMC-батареи хватит примерно на 500 км.

Большая плотность позволяет этим батареям быть компактными, обладать высокой эффективностью и сниженным процентом потери заряда в процессе вождения. Кроме того, они быстро заряжаются.

А среди минусов можно отметить недолговечность. NMC способны выдержать от 1 до 2 тысяч полных циклов зарядки и разрядки, это около 8−10 лет эксплуатации до деградации батареи свыше 20%. Например, автомобиль может проехать 400 км на одном заряде. Через 1500 зарядок запас хода снизится до 320 км. Когда аккумулятор теряет четверть своего ресурса, он считается уже непригодным для использования в электромобиле.

Еще один недостаток — низкая устойчивость к перепадам температуры. NMC легко перегреваются в жару. Зарядка вызывает тепловой разгон при температуре батареи 65−80 градусов Цельсия. Это приводит к перегреву внутренних элементов. Из строя батареи выходят при температуре выше 210 градусов Цельсия. Однако не все так плохо: производители снабжают аккумуляторные блоки системами охлаждения и подогрева, но это усложняет конструкцию и повышает стоимость батареи.

NMC-батареи устанавливаются в актуальный Zeekr 001, Luxeed S7, Tesla Model Y и другие электрокары.

NCA — более экологичные батареи, потому что в них содержится меньше марганца и кобальта. В остальном преимущества у этого типа те же, что и у NMC: компактность и быстрая зарядка. А вот плотность энергии у NCA еще выше, чем у NMC — 320 Вт*ч/кг. Это означает, что NCA-батарея позволит проехать еще больше на одном заряде. Например, батарея весом 400 кг преодолеет 640 км.

Недостатки у этого типа схожие, но срок службы у NCA еще короче, чем у никель-марганец-кобальтовых аккумуляторах, и составляет в среднем всего около 500 циклов заряд/разряд до деградации батареи на 20%, это в два и более раза меньше, чем у NMC.

Проблемы с термической безопасностью NCA тоже разделяет с NMC, а вероятность возгорания даже выше, чем у NCA — температура выхода из строя у батареи всего 150 градусов Цельсия.

Этот тип батареи раньше встречался на моделях Tesla и Audi Q8 e-Tron.

Этот тип батарей отличается увеличенным сроком службы, низкой себестоимостью и сниженным риском возгорания.

LFP-батареи считаются более современными, чем литийионные. Они рассчитаны на 3−5 тысяч циклов зарядки до заметной 20-процентной деградации. Этот показатель в несколько раз выше, чем у NMC- и NCA-батарей. LFP рекомендуется заряжать на все 100%, чтобы откалибровать элементы. В отличие от Li-On-батарей, которые нужно заряжать только до 80%, чтобы продлить им жизнь. Для водителя это означает, что можно реже останавливаться для подзарядки.

В производстве LFP дешевле, чем литий-ионные батареи. Так, для NCA цена составляет примерно 120 долларов за кВт*ч, NMC — около 113 долларов, а LFP — всего 99 долларов за кВт*ч. Поэтому LFP-батареи идеально подходят для бюджетного сегмента электрокаров.

С точки зрения безопасности, литий-железо-фосфатные батареи почти неподвластны возгоранию в случае ДТП. Температура выхода из строя составляет 270 градусов Цельсия. А вот с морозом они справляются намного хуже — холод замедляет скорость зарядки, больше всего это становится заметно при температуре воздуха ниже -20 градусов.

Плотность энергии и вес батарей выше, чем у литий-ионных аналогов. Показатель составляет всего 150 Вт*ч/кг. Из-за этого запас хода тоже меньше. LFP-батарея уступает в эффективности соразмерному NMC-аккумулятору около 30%. Чтобы получить тот же запас хода, необходимо установить больше батарей, а это увеличивает нагрузку на автомобиль. Поэтому этот тип аккумуляторов чаще встречается на городских электромобилях. Батарея весом 400 кг будет отдавать всего 60 кВт*ч, а запаса хода хватит на 300 км.

Батареи LFP устанавливаются на BYD Dolphin, Han и Seal, Ora Funky Cat, Zeekr 007.

Скорее всего, будущее аккумуляторных технологий будет за твердотельными батареями.. Главное отличие от предыдущих типов батарей — твердый электролит из керамики или полимера.

Из-за того, что в составе нет легковоспламеняющихся элементов, снижается риск возгорания и взрыва. В холодную погоду в Li-On-батареях замерзает жидкий электролит, а твердотельные батареи лучше переживают морозы, они способны выдержать до -40 градусов Цельсия. Батарее не нужны системы терморегулирования, что позволяет удешевить производство и облегчить массу аккумуляторного блока. На производстве твердотельных батарей без систем нагрева и охлаждения можно сэкономить до 50%.

Твердые элементы могут хранить в три раза больше единиц энергии, чем литий-ионные. Это означает, что запас хода у твердотельных батарей больше, а вес и размеры — меньше. Производители, которые сейчас трудятся над созданием батарей этого типа, обещают запас хода около тысячи км на одном заряде. Например, Nio выпускает твердотельные аккумуляторы емкостью 150 кВт*ч и запасом хода почти 1000 км.

Срок службы и циклов зарядки тоже больше, для автомобилистов это означает, что можно будет реже менять батарею в электромобиле. По прогнозам, батарея выдержит 8−10 тыс. циклов зарядки. Недавно дочерняя компания Volkswagen — QuantumScape — провела исследования прототипа твердотельной батареи, которые показали, что после тысячи циклов разряда и заряда, батарея сохранила 95% своей емкости. Для электромобилей с запасом хода 500 км это означает, что ресурса батареи хватит на 500 тыс. км пробега.

Главный минус этой технологии — высокая стоимость производства. Поэтому твердотельные батареи до сих пор почти не встречаются за редким исключением. О скором выпуске автомобилей с новым типом аккумуляторов уже объявили Mercedes-Benz, Nissan, Ford, BMW. Компания Toyota пообещала выпустить твердотельную батарею, которая позволит автомобилю проехать 1,2 тыс. км на одном заряде. А китайский производитель Nio заявил, что выпустил первый серийный автомобиль с твердотельной батареей — ES6. Однако Nio использует лишь наполовину твердотельный состав — твердый электролит погружен в жидкость. И даже это позволило увеличить запас хода до 930 км.

Китайские автомобили из тех, что есть в наличии, или под заказ: сконфигурируйте необходимую комплектацию через каталог Chinacar.club!

С автомобилями знакомьтесь на сайтах бесплатных объявлений:
→ Авито

→ Дром.ру

→ Авто.ру