Температура тока
Каждый, кто интересуется электромобилями, слышал про их зависимость от погоды: в холода запас хода может снизиться вдвое. Решить эту проблему призваны перспективные твердотельные аккумуляторы. Или полутвердотельные. А может, и натрийионные. Но как, а главное, когда?
Нынешний бум электрокаров обусловлен не только ростом экологического сознания и подорожанием топлива, но и прорывом в технологиях аккумуляторов. Который, между прочим, начался вовсе не с машин, а с портативных гаджетов: ноутбуков, смартфонов, умных часов и т.п. Именно их литиевые аккумуляторы уже почти 20 лет назад удалось собрать в мощные батареи, которые обеспечили первой модели Tesla приличный запас хода и отличную динамику.
Потом инженерам удалось решить и проблемы долговечности и цены. Сейчас в Китае машину гольф-класса с реальным запасом хода в 350 км и ресурсом аккумуляторов под 1 млн км пробега можно купить за 10 тыс. долл. Такие авто не отличаются высокой мощностью и при определенных условиях даже подпадают в России под льготный утильсбор, а потому их цена у серых дилеров варьируется в пределах 2–2,5 млн руб. Но остается как минимум одна нерешенная проблема – падение работоспособности батареи в мороз.
Это особенно актуально для новых дешевых литийжелезофосфатных аккумуляторов, которые установлены почти во всех бюджетных электромобилях. Есть и второй момент, сопутствующий: современные элементы питания не любят сильного нагрева, который неизбежен при быстрой зарядке. Можно ли расширить их рабочий температурный диапазон? Ученые считают, что да.
Снижение запаса хода электромобилей при понижении температуры до –1…–7 °С по сравнению с +21 °С:
Твердотельные аккумуляторы
Современные литиевые батареи используют электролит в состоянии геля. Официально его называют жидким, но в реальности это именно гель. И он очень напоминает… человека. В том плане, что голому человеку будет комфортно при температуре примерно +25 °С. Уже при +15° он начнет мерзнуть, а при повышении температуры тела выше +42° произойдет денатурация (сворачивание) белков крови и наступит смерть.
То же происходит и с аккумуляторами. С той разницей, что «смерть» им грозит только от перегрева, а переохлаждение просто отправляет в «сон», который обратим: если согреть элементы питания до +25 °С, они вернутся в строй.
Тут важно подчеркнуть, что современные серийные батареи не так боятся холода, как принято думать. Автовладельцы из Сибири подтвердят: на электрических машинах можно ездить и при –30 °С, но нужно учитывать, что эффективность аккумуляторов упадет в два раза и более, а значит, во столько же раз сократится пробег. Дело в том, что при отрицательных температурах скорость электрохимических процессов в электролите падает; заряд не исчезает, а как бы блокируется.