CATL выпустила литиевые аккумуляторы с гарантией на 15 лет или 1,5 млн километров пробега

Сообщается, что китайские компании CATL и Yutung Bus начали выпускать литий-железо-фосфатные (LFP) аккумуляторы с гарантией на 15 лет работы или 1,5 млн км пробега. Аккумуляторы создавались для использования в коммерческом транспорте — грузовиках и автобусах, но также будут доступны для установки на легковые электромобили, что позволит значительно сократить расходы на эксплуатацию электротранспорта.
Первым потребителем новых аккумуляторов с расширенным сроком службы станет компания Yutong как партнёр CATL. Производитель популярных во многих странах электроавтобусов высоко оценил новые батарейные блоки, сообщив, что первые 1000 циклов заряда они вообще не подвержены деградации. Это первый подобный аккумулятор в отрасли, по словам Yutong. Также в партнёрстве с CATL будет производиться аккумулятор с 10-летней гарантией, рассчитанный на пробег порядка 1 млн км.
Компании CATL и Yutong установили партнёрство в 2012 году для совместной разработки аккумуляторов для коммерческих транспортных средств, начав исследовать перспективные технологии и материалы. Накопленные знания и ресурсы партнёры намерены использовать для продвижения батарей и электротранспорта за рубежом. В частности, оснащённые аккумуляторами CATL электрические автобусы Yutong продаются в более чем 40 странах мира, включая Италию, Францию, Великобританию, Испанию и Катар.
Более того, CATL обещает на 50 % снизить цену на фирменные LFP-аккумуляторы к лету текущего года. Это станет мощнейшим стимулом перейти на электромобили ещё большему числу граждан и организаций. В конечном итоге всё определяет цена вопроса, а цены на аккумуляторы в электромобилях всё ещё определяют стоимость электротранспорта.

Производитель аккумуляторов для электромобилей StoreDot заявляет, что его элементы питания с преобладанием кремния являются первыми в мире, которые обеспечивают более 2000 последовательных циклов сверхбыстрой зарядки (XFC).
StoreDot заявляет, что его аккумуляторные элементы сохранили более 80% своей первоначальной емкости, что означает, что водители электромобилей могут быстро заряжать свои автомобили за считанные минуты ежедневно, не беспокоясь о состоянии аккумулятора.
Аккумуляторные элементы, способные выдерживать 2000 циклов при соблюдении контрольного показателя сохранения емкости на 80%, являются важной вехой в отрасли, а полученные результаты превосходят текущие и предстоящие нормативы по долговечности электромобилей.
В марте 2022 года StoreDot объявила, что достигла 1250 циклов с меньшими ячейками. С тех пор компания расширила и протестировала свою технологию с более чем 15 автопроизводителями электромобилей, использующими аккумулятор емкостью 30 Ач, который в настоящее время превысил 2000 циклов XFC.
Израильская компания заявляет, что “эти результаты, показывающие высокую плотность энергии, получены от элементов, достигающих не менее 330 Втч / кг и 860 Втч / л на уровне стека. Элементы последовательно заряжались от 10% до 80% за 10 минут, демонстрируя скорость заряда 4,2 С, в то время как разряжались со скоростью 1С”.
Ярон Фейн, исполнительный вице-президент StoreDot по исследованиям и разработкам, сказал: “Это знаковое достижение подтверждает исключительную долговременную производительность и надежность наших кремниевых аккумуляторов XFC, поскольку мы быстро продвигаемся к коммерциализации”.
StoreDot, стратегическими инвесторами которой являются Daimler, Volvo Cars, Polestar, Mercedes-Benz и VinFast, заявляет, что в этом году компания приступает к выпуску аккумуляторов XFC, которые могут проехать 100 миль с подзарядкой за пять минут. Компания планирует проехать 100 миль за четыре минуты в 2026 году и 100 миль за три минуты к 2028 году.

На деньги Министерства энергетики США учёные из Лехайского университета (штат Пенсильвания) создали материал для солнечных панелей с невообразимой эффективностью. Благодаря разработке новые панели смогут вырабатывать до двух электронов на каждый поглощённый высокоэнергетический фотон, что намного выше теоретически предсказанного значения.

Следует подчеркнуть, что привычное значение КПД панелей и внешняя квантовая эффективность фотоэлектрического материала — это не одно и то же. При падении на панель часть фотонов отражается, а другая часть нагревает панель вместо возбуждения электронов. Тем самым теоретическое значение внешней квантовой эффективности (EQE) не может быть больше 100 %, на что указывает предел Шокли-Квиссера, а КПД панелей ещё меньше. Но что это за наука, если она не может шагнуть за пределы известного?

«Эта работа представляет собой значительный скачок вперёд в нашем понимании и разработке решений в области устойчивой энергетики, подчеркивая инновационные подходы, которые могут переопределить эффективность и доступность солнечной энергии в ближайшем будущем», — сказал Чинеду Экума (Chinedu Ekuma), профессор физики, который является ведущим автором статьи в журнале Science Advances.

Поиск нужной комбинации материалов сначала был проведён с помощью моделирования на компьютере. Затем, на основе полученных данных, был создан прототип, подтвердивший удивительные свойства материала. Образец в качестве активного слоя в кремниевой фотоэлектрической ячейки продемонстрировал среднее фотоэлектрическое поглощение в 80 %, высокую скорость генерации фотовозбуждённых носителей и внешнюю квантовую эффективность (EQE) на беспрецедентном уровне 190 %.

Скачок эффективности материала во многом объясняется его отличительными «состояниями промежуточной зоны», специфическими уровнями энергии, которые расположены в электронной структуре материала таким образом, что делают их идеальными для преобразования солнечной энергии. Эти состояния имеют уровни энергии в пределах оптимальных энергетических диапазонов, в которых материал может эффективно поглощать солнечный свет и производить носители заряда — около 0,78 и 1,26 эВ (электрон-вольт). Кроме того, материал особенно хорошо проявил себя при высоких уровнях поглощения в инфракрасной и видимой областях электромагнитного спектра.

В традиционных солнечных элементах максимальное значение EQE составляет 100 %, что соответствует генерации и сбору одного электрона на каждый поглощенный фотон солнечного света. Новый материал, как и ряд других перспективных материалов, продемонстрировал способность генерировать и собирать более одного электрона из фотонов высокой энергии, что обеспечивает увеличение теоретически возможного КПД панелей до двух и более раз.

Хотя такие материалы с многократным генерированием экситонов еще не получили широкого коммерческого распространения, они обладают потенциалом для значительного повышения эффективности систем солнечной энергетики. В материале, разработанном исследователями Лехайского университета, состояния промежуточной зоны позволяют улавливать энергию фотонов, которая теряется традиционными солнечными элементами, в том числе за счет отражения и выработки тепла.

Исследователи разработали новый материал с использованием «ван-дер-ваальсовых зазоров», атомарно малых промежутков между слоистыми двумерными материалами. Эти промежутки могут удерживать молекулы или ионы, и материаловеды обычно используют их для вставки или «интеркалирования» других элементов для настройки свойств материала. По сути в этих зазорах различные межмолекулярные силы, определяемые как силы Ван-дер-Ваальса, крепко удерживают нужные молекулы или атомы, как в случае нового материала. В частности, учёные поместили между селенидом германия (GeSe) и сульфидом олова (SnS) атомы меди нулевой валентности.

«Его быстрый отклик и повышенная эффективность убедительно указывают на потенциал Cu-интеркалированного GeSe/SnS в качестве квантового материала для использования в передовых фотоэлектрических решениях, предлагая возможности для повышения эффективности преобразования солнечной энергии, — говорят разработчики. — Это многообещающий кандидат для разработки высокоэффективных солнечных элементов следующего поколения, которые сыграют решающую роль в удовлетворении глобальных потребностей в энергии».

...Під час презентація моделі, автовиробник заявив, що електромобіль пропонуватиметься за стартовою ціною в 20 700 доларів й надійде у продаж в третьому кварталі цього року.

Хетчбек використовуватиме акумуляторні батареї C2B останнього покоління. Технічні характеристики поки не розкривають, однак відомо, що модель матиме задній привід. BYD позиціонує майбутню модель як конкурента Audi RS3 та Golf GTI.

Водночас Denza Z9 GT – це конкурент преміальним седанам від Porsche та BMW. Седан має довжину в 5180 мм, ширину – 1990 мм та висоту – 1500 мм, а тому він приблизно такий же за розмірами, як Porsche Panamera GTS.

Особливість новинки полягає в тому, що вона використовує нову платформу для електромобілів BYD 3.0. Седан оснастили трьома електромоторами сумарною потужністю 1000 к.с., що дозволяє Z9 GT досягати першої сотні менше ніж за 3 секунди. Модель має надійти в продаж до кінця року.

...Новшество корейской разработки — как раз о быстрой зарядке. Возможно, это станет мощным стимулом для технологического прорыва, поскольку натриевые аккумуляторы все же используются и становятся все актуальнее, несмотря на нишевость.

Корейцы применили технологии, которые традиционно используются в суперконденсаторах. Стоит напомнить, что эти накопители энергии очень быстро, почти мгновенно, заряжаются, и также быстро могут энергию отдать. Кроме того, срок службы суперконденсаторов больше, чем у литиевых аккумуляторов.

Как говорилось выше, Na-Ion батареи еще и безопасны, поскольку они почти не горят, плюс не боятся полной разрядки, в отличие от литиевых. Если в последних напряжение падает до нуля, то, скорее всего, восстановить батарею уже не удастся. Есть способы восстановления, но они работают далеко не всегда.

И еще одно преимущество натриевых батарей — отсутствие перегрева из-за короткого замыкания, что иногда приводит к возгоранию литиевых аккумуляторов. Горят они очень эффектно — на YouTube роликов на эту тему много.

Ученые раскрыли самый минимум подробностей о технологии. Но они сообщили что плотность новых батарей выше, чем у литий-ионных. И это как раз является достижением, поскольку в текущих коммерческих версиях Na-Ion аккумуляторов ситуация обратная. Они обычно больше по объему, чем литиевые батареи аналогичной емкости.

Соответственно, новые натриевые аккумуляторы можно использовать во всех сферах и отраслях, где применяются литиевые. Для индустрии электромобилей поиск альтернативы литиевым аккумуляторам крайне важен, поскольку лития на Земле в форме, в которой его можно добывать, не так и много. А основные месторождения размещены в нескольких странах. Тот же Китай уже начал ограничивать поставки ресурсов, необходимых для производства аккумуляторов.

Поскольку в электромобилях такие батареи весьма габаритны, для их производства нужно много лития. В итоге стоимость аккумулятора составляет весьма заметную часть машины. С натриевыми батареями ситуация может измениться. Если электромобили и не станут дешевле, то повысится их надежность и скорость зарядки.

Еще и Япония

В конце прошлого года стало известно, что японская компания Koike разработала монокристалл, который можно использовать в качестве электролита в батареях. Его сопротивление примерно на 90% меньше, чем у материалов на основе поликристаллов, используемыми в стандартных твердотельных аккумуляторах. По словам авторов идеи, новинка позволяет увеличить срок службы аккумуляторов до 10 раз. Но здесь есть ограничение.

Большие монокристаллы получить трудно. Koike удалось запустить производство монокристаллов диаметром до 25 мм. Это существенно ограничивает область применения твердотельных аккумуляторов. Их можно устанавливать в небольших медицинских устройствах, таких как кардиостимуляторы, умные часы и другие носимые гаджеты.

В целом, можно сказать, что сегодня компании и научно-исследовательские организации стали искать альтернативу Li-Ion аккумуляторам из-за дефицита лития. Возможно, в течение пары лет прорыв все же реализуют и мы получим надежные и емкие батареи нового типа.