Что такое твердотельные батареи? Могут ли они ознаменовать успешную эру электромобилей?

По мере того, как электрические автомобили начинают активно внедряться, автопроизводители объявляют о прекращении производства автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Volkswagen поставил цель к 2030 году увеличить долю электромобилей в Европе до 80%, а в Северной Америке — до 55%. Mercedes-Benz уже объявил, что больше не будет производить автомобили с двигателями внутреннего сгорания с 2023 года. Общественный транспорт также переходит на водородные или электрические автобусы. В то время как компании прилагают все усилия к производству электромобилей, в качестве решения проблемы с аккумуляторами для электромобилей все большее внимание привлекают твердотельные батареи.

В настоящее время в электромобилях используются литий-ионные аккумуляторы. В литий-ионных аккумуляторах электролит, обеспечивающий прохождение электрического тока между положительным и отрицательным электродами, является жидкостью, что создает риск утечки. Поскольку это легковоспламеняющаяся жидкость, существует также риск взрыва при воздействии высоких температур. В случае возникновения пожара в электромобиле его трудно потушить, а при неполном тушении существует вероятность вторичного взрыва, что может привести к серьезным последствиям.

Твердотельные батареи становятся альтернативой, которая устраняет эти недостатки литий-ионных аккумуляторов. Поскольку электролит является твердым, риск утечки из-за ударов отсутствует, а также отсутствуют легковоспламеняющиеся вещества, поэтому вероятность возгорания низка, что делает их относительно безопасными. Однако твердотельные батареи все еще находятся на стадии разработки. Недавно американская компания Solid Power, занимающаяся разработкой твердотельных батарей, и южнокорейская компания SK объявили о сотрудничестве для ускорения разработки твердотельных батарей.

При использовании твердотельных батарей можно сократить время зарядки и увеличить пробег. Твердотельные батареи, которые, похоже, решают практически все проблемы, с которыми сталкиваются пользователи электромобилей в настоящее время. Компании уже приступили к разработке твердотельных батарей. Государства также не жалеют усилий в поддержке отрасли твердотельных батарей для повышения национальной конкурентоспособности. Крупные компании планируют коммерциализировать твердотельные батареи в период с 2025 по 2028 год.

В этот период, когда эпоха автомобилей с двигателями внутреннего сгорания подходит к концу, а эра электромобилей только начинается, самой большой проблемой, препятствующей широкому внедрению электромобилей, остается цена. И в настоящее время многие потребители отказываются от покупки из-за высокой цены электромобилей. Если будут разработаны твердотельные батареи, то проблема начальной цены может стать еще одним препятствием. Тем не менее, как это было с литий-ионными аккумуляторами, ожидается, что со временем цена стабилизируется, но, вероятно, потребуется немало времени, чтобы она снизилась до приемлемого уровня.

Недавно в Чикаго (США) наблюдались арктические холода. При ощущаемой температуре около -30°C проблема возникла не у людей, а у электромобилей. Из-за замерзания электромобили разряжались, и люди устремились на зарядные станции. Зарядка проходила плохо, и снова стали звучать жалобы на электромобили. Для нормальной работы электромобиля необходима химическая реакция между положительным и отрицательным электродами, при которой проходит электрический ток, но при сильном понижении температуры эта химическая реакция замедляется, что приводит к проблемам с аккумулятором. В условиях изменения климата экстремальные жара и холод встречаются чаще, чем раньше, и возникает вопрос, смогут ли твердотельные батареи решить эту проблему.