Битва батарей: подробное сравнение электромобилей, доступных в 2020 году

От переводчика:

В тексте далее используются сокращения и термины по химии литий-ионных аккумуляторов. Ниже мы приводим их расшифровку:

LMO - литий-ионный аккумулятор с марганцевой шпинелью. Шпинель - кристаллы с особой формой кристаллической решётки.

NMC (иногда автор пишет NCM) - литий-никель-марганец-оксид кобальта

NCM 523, NCM 622 и прочие подобные обозначения - вариации подобной химии с немного разными физико-химическими свойствами.

LFP - литий-фосфат железа

NCA - литий-никель-кобальт-оксид алюминия

В первые годы после того, как я начал вести этот блог в 2015 году, я часто писал статьи, демонстрирующие, что старые автопроизводители не воспринимают электромобили всерьез. Они активно пытались доказать, что электромобили не работают, продавая свои EV с завышенной ценой и аккумуляторными батареями, в которых даже не пытались использовать лучшие аккумуляторные технологии, доступные на тот момент. В то время Tesla была единственным автопроизводителем, в котором использовались батареи с наибольшей плотностью энергии. Это были батарейки сборки ячеек NCA в цилиндрической форме. Большинство автопроизводителей использовали аккумуляторные батареи LMO в своих электромобилях, которые были далеки от совершенства.

Когда, наконец, автопроизводители, на которых начали давить более строгие нормативы по нежелательным выбросам, стали немного серьёзнее относиться к электромобилям, производители аккумуляторных батарей начали разрабатывать ячейки с высокой удельной энергоёмкостью NCM в призматической и пакетной формах, специально предназначенные для использования в электромобилях. До этого наиболее интересными для производителей аккумуляторов с высокой удельной энергоёмкостью были производители ноутбуков, поэтому они выполнялись в цилиндрической форме.

Сейчас, в 2020 году, картина сильно отличается от той, что была пять лет назад. Даже консервативные автопроизводители, упиравшиеся всеми силами, уже продают электромобили с хорошими аккумуляторами. Большинство EV в настоящее время используют элементы питания NCM 523 или NCM 622 и готовятся к обновлению до еще более энергоёмких элементов, таких как NCM 712, NCM 811 и даже NCMA.

Приведённая выше инфографика несколько устарела, учитывая то, что теперь аккумуляторные элементы NCM 811 могут легко преодолеть 1000 циклов до достижения EOL (End of Life - конца жизни). Тем не менее, это всё ещё показывает нам, что NCMA, который сочетает в себе лучшие характеристики химии NCM и NCA, представляет собой серьезное улучшение

В любом случае, сейчас кажется вполне вероятным, что в ближайшем будущем в мире аккумуляторных электромобилей будут доминировать две катодные химии. Катод NCMA, который имеет наилучшую плотность энергии, и катод LFMP без кобальта, который наиболее выгоден по стоимости. Смарт-стратегия для автопроизводителей - предлагать тот же электрический автомобиль с двумя разными аккумуляторами, оптимизированный один - для диапазона, другой - для стоимости.

Теперь, когда вы немного разобрались в контексте, давайте перейдем к самой интересной части и сравним аккумуляторы некоторых популярных электромобилей.

Общая ёмкость аккумулятора: 80,5 кВт⋅ч

Используемая ёмкость аккумулятора: 76 кВт⋅ч

Вес батареи: 478 кг

Плотность энергии аккумулятора: 168 Вт⋅ч/кг

Химия: NCA

Производитель: Panasonic

TMS: активное жидкостное охлаждение

Общая ёмкость аккумулятора: 42,2 кВт⋅ч

Используемая ёмкость аккумулятора: 37,9 кВт⋅ч

Вес батареи: 278 кг

Плотность энергии аккумулятора: 152 Вт⋅ч/кг

Химия: NCM 622

Производитель: Samsung SDI

TMS: активное жидкостное охлаждение

1) Батарея: 40 кВт⋅ч

Общая ёмкость аккумулятора: 40 кВт⋅ч

Используемая ёмкость аккумулятора: 36 кВт⋅ч

Вес батареи: 303 кг

Плотность энергии аккумулятора: 132 Вт⋅ч/кг

Химия: NCM 523

Производитель: Envision AESC

TMS: пассивное воздушное охлаждение

2) Батарея: 62 кВт⋅ч

Общая ёмкость аккумулятора: 62 кВт⋅ч

Используемая ёмкость аккумулятора: 56 кВт⋅ч

Вес батареи: 443 кг (оценка)

Плотность энергии аккумулятора: 140 Вт⋅ч / кг (оценка)

Химия: NCM 523

Производитель: Envision AESC

TMS: пассивное воздушное охлаждение

Оба батарейных блока используют одни и те же аккумуляторные элементы NCM 523, но AESC удалось максимизировать расположение элементов для большего размещения в одном месте.

1) Старое поколение

Общая ёмкость аккумулятора: 60 кВт⋅ч

Используемая ёмкость аккумулятора: 58 кВт⋅ч (оценка)

Вес батареи: 435 кг

Плотность энергии аккумулятора: 138 Вт⋅ч / кг

Химия: NCM 622

Производитель: LG Chem

TMS: активное жидкостное охлаждение

Новое поколение 2020

Общая ёмкость аккумулятора: 66 кВт⋅ч

Используемая ёмкость аккумулятора: 63 кВт⋅ч (оценка)

Вес батареи: 430 кг

Плотность энергии аккумулятора: 153 Вт⋅ч/кг

Химия: NCM 712 (предположение)

Производитель: LG Chem

TMS: активное жидкостное охлаждение

Long Range версия

Общая ёмкость аккумулятора: 67,5 кВт⋅ч

Используемая ёмкость аккумулятора: 64 кВт⋅ч

Вес батареи: 452 кг

Плотность энергии аккумулятора: 149 Вт⋅ч/кг

Химия: NCM 622

Производитель: LG Chem

TMS: активное жидкостное охлаждение

Этот аккумулятор сделан из тех же элементов, что батарея Renault ZE 40, но вместо 192 элементов (96s2p) Hyundai использует 288 элементов (96s3p).

Общая ёмкость аккумулятора: 85 кВт⋅ч

Используемая ёмкость аккумулятора: 80 кВт⋅ч

Вес батареи: 652 кг

Плотность энергии аккумулятора: 130 Вт⋅ч / кг

Химия: NCM 622

Производитель: LG Chem или SK Innovation (есть противоречивые сведения)

TMS: активное жидкостное охлаждение

Общая ёмкость аккумулятора: 95 кВт⋅ч

Используемая ёмкость аккумулятора: 86,5 кВт⋅ч

Вес батареи: 700 кг

Плотность энергии аккумулятора: 136 Вт⋅ч/кг

Химия: NCM 523 или NCM 622

Производитель: LG Chem

TMS: активное жидкостное охлаждение

Чего ждать в ближайшее время?

Envision AESC, которая поставляет аккумуляторные батареи для Nissan, обновит свои батареи с NCM 523 до NCM 811 в течение этого года. Nissan имеет возможность модернизировать LEAF с помощью более энергоёмких аккумуляторных элементов и, наконец, дать ему активную TMS (систему управления температурой) для правильной обработки быстрой зарядки и предотвращения чрезмерного снижения ёмкости.

Hyundai и Chevrolet могли бы обновить свои аккумуляторные батареи до NCM 712 уже в этом году или подождать до следующего года, чтобы вместо этого получить элементы NCMA от LG Chem.

В следующем году Samsung SDI представит собственные аккумуляторные элементы NCM 811, и, вероятно, BMW i3 станет первым электромобилем, который получит их. Ёмкость батареи, вероятно, увеличится примерно на 10 кВт⋅ч с нынешних 42,2 кВт⋅ч до 52 кВт⋅ч.

Хотя нам кажется, что важно продолжать настаивать на использовании более энергоёмких аккумуляторов, которые дают электромобилям наилучший возможный диапазон, также очень важно сделать их доступными. Вот почему нам также нужны не содержащие кобальта батареи, такие как LFMP. Предоставление клиентам возможности выбирать, какой тип батареи они хотят (максимум диапазона или минимум стоимости) - это стратегия, которая, вероятно, станет нормой в ближайшем будущем.

Редакция выражает огромную благодарность Hassan_abdurrahman за кропотливый перевод этой важной статьи!

Источник: vk-cc.com/DOi2