Акумулятор — ключовий і найдорожчий вузол електромобіля: він зберігає енергію для двигуна та решти систем автомобіля, а його тип напряму впливає на ціну, WLTP, EPA чи NEDC.">запас ходу і термін служби машини. Розберемось, чим тягова батарея відрізняється від звичайного автомобільного акумулятора і які типи батарей сьогодні використовують виробники EV.
Чому в електромобілях така висока напруга
Головна відмінність тягової батареї електромобіля (BEV) від рядового акумулятора авто — робоча напруга. Замість звичних 12 В (або 24 В у вантажівок) навіть перші серійні EV працювали на сотнях вольт, а зараз стандартом стали 350–450 В. Porsche Taycan використовує 800-вольтову платформу (характеристики моделі — в каталозі електромобілів), а для перспективного вантажного електротранспорту розглядають уже 1 200–1 600 В.
Такі цифри продиктовані фізикою: у високовольтній системі на одиницю маси батареї можна запасти набагато більше енергії. Якщо зібрати батарею на кшталт Tesla зі звичайних свинцевих акумуляторів, для їх перевезення знадобилася б окрема вантажівка. Вища напруга також дає змогу знизити струм при тій самій потужності двигуна, а отже — використовувати тонші дроти й заощаджувати масу авто. І хоча 400–800 В звучить лякаюче, за належних заходів захисту реальної загрози ураження струмом в електромобілі немає.
Літій-іонні батареї — стандарт індустрії
Найпоширеніший варіант для електромобілів — літій-іонні акумулятори. Їхні переваги:
- висока щільність накопичуваної енергії та вища напруга порівняно з іншими типами АКБ;
- невеликий саморозряд — до 6 % на місяць, до 20 % на рік;
- практично відсутній «ефект пам’яті», через який нові батареї доводиться «тренувати» циклами заряду-розряду;
- порівняно великий ресурс — не менш ніж 1 000 циклів або 10 років.
Серед мінусів — висока вартість (вона ж підіймає ціну самого авто), погана стійкість до надлишкового заряду та вузький робочий діапазон температур: від -20 до +50 °C. За його межами характеристики погіршуються — на холоді падає ємність, у спеку акумулятор може працювати нестабільно. Ще один серйозний ризик Li-Ion джерел — висока вибухонебезпечність у разі пошкодження корпусу й порушення герметичності.
Альтернативи літій-іону
Крім класичного Li-Ion, виробники досліджують й інші хімії:
- Алюміній-іонні. Алюміній підвищує безпеку і здешевлює виробництво, але катоди поки менш продуктивні, а кількість циклів заряду-розряду — нижча. У Китаї вже розробили нову конструкцію катода, яка збільшує місткість і ресурс та знижує ціну; нова версія, яку ще не застосовують серійно, витримує до 250 тис. перезарядок.
- Літій-сірчані. Багатошарова конструкція дає приблизно вдвічі більшу місткість порівняно з літій-іонною батареєю того самого розміру, нижчу собівартість і ширший робочий діапазон температур. Головний недолік — лише до 60 перезарядок, що поки виключає серійне застосування; над цим працюють кілька компаній, зокрема OXIS Energy.
- Нікель-метал-гідридні (NiMH). Використовують нікель замість кобальту, тому екологічніші; такий тип батареї стоїть, наприклад, у Toyota Prius. Плюси — нижча вартість, безпечність і простіша технологія виробництва; мінуси — нижча енергетична щільність, обмежені можливості швидкої зарядки і менший ресурс.
Твердотільні батареї — технологія майбутнього
Замість рідкого електроліту тут використовується твердий матеріал, що дає більшу безпеку, стабільність і довший термін служби, а також потенціал для вищої енергетичної щільності й стійкості до перегріву. Поки що ця технологія дорога у виробництві, тому в серійних електромобілях застосовується обмежено.
