Чи потрібно чекати на твердотільні батареї при купівлі нових енергетичних автомобілів?

(Джерело: блог COVER)

Електромобілі отримали справді зарядний досвід, який може зрівнятися з бензиновими авто.

Друге покоління літій-залізо-фосфатних (Blade) батарей BYD і технологія блискавичного (швидкого) заряджання встановили новий світовий рекорд найшвидшого заряджання для серійних моделей у масовому виробництві. Від 10% до 70% — лише 5 хвилин; від 10% до 97% — також лише 9 хвилин; а в умовах нижче -30°C завдяки новим “коротким лезовим” елементам (short knife cells) і системі інтелектуального теплового менеджменту заряд батареї з 20% до 97% триває всього на 3 хвилини довше, ніж за кімнатної температури.

Голова ради директорів і генеральний директор BYD Ван Чуанфу на зустрічі сказав: “Ніхто не розуміє батареї краще за нас”, і виголосив гасло: “Заправка за 5 хвилин, зарядка до максимуму за 9 хвилин”.

Офіційний бренд

BYD також одночасно оприлюднила стратегію “Швидке заряджання Китай” — до кінця цього року в усьому Китаї планується збудувати 20 000 станцій швидкого заряджання.

Якщо згадати продажі BYD з 2026 року, у січні продажі BYD становили 210051 авто, що на 30.11% менше в річному порівнянні; у лютому продажі — 190190 авто, що ще більше знизилося на 41.10% у річному порівнянні. Ці два показники вдалося досягти за умови, що за ці два місяці BYD на закордонних ринках продав понад 100 000 авто. Якщо ж рахувати лише внутрішній ринок, то в лютому BYD продала лише понад 80 000 авто, навіть повернувшись до рівня продажів, характерного для нових автомобільних брендів.

Навіть найоптимістичніші прихильники за таких даних неодмінно хвилювалися б, однак BYD мовчки дістала “зброю” — друге покоління Blade-батарей і технологію блискавичного заряджання — демонструючи свій сильний технологічний потенціал у сфері нової енергетики.

9 хвилин до повного заряду — цей час на підзарядку вже майже не відрізняється від заправки. Якщо станції швидкого заряджання буде поширено до масштабу, який запланувала BYD, це можна назвати моментом “абсолютного знищення” бензинових авто; а супутній вплив потенційно може навіть зачепити “союзників”, які роблять ставку на заміну батарей, — Nio.

Якщо копнути глибше, то за технологічними резервами BYD, що здатні перейти від здивування до шоку, чи не витягне компанія раптом твердотільні батареї? І якщо купувати електромобіль зараз — чи потрібно ще почекати твердотільні батареї?

Першому поколінню Blade-батарей 6 років тому BYD інтегрувала довгі та тонкі елементи безпосередньо в пакет (модуль), прибравши етап модулів, що дало переваги у використанні об’єму, запасі ходу, безпеці та вартості, і одним махом зламало тодішній галузевий порядок, де домінували трикомпонентні літієві (NCM) батареї.

Нині BYD розпочала другу технологічну революцію батарей: вона переробила чотири рівні — систему матеріалів, структуру електродів, конструкцію елемента та системну інтеграцію. У результаті друге покоління Blade-батарей, підтримуючи мегаватне блискавичне заряджання, також підвищило щільність енергії до 190-210Wh/kg — приблизно на 40% більше, ніж у першого покоління.

За цим стоїть підтримка ключових технологій, зокрема “швидкісного літієвого каналу” та “інтелектуальної теплової системи для всього температурного діапазону”.

Зображення джерела:

Офіційний бренд

BYD значно оптимізувала друге покоління Blade-батарей — від матеріалів до структури; також, замість першого покоління у форматі “довгого леза” (long blade) компанія перейшла до “короткого леза” (short blade), завдяки чому внутрішній опір знизився безпосередньо на 50%, і батарея підтримує заряджання надвисокою кратністю 10C; теоретично це дозволяє зарядити її за 6 хвилин.

Друге покоління Blade-батарей BYD всередині батарейного пакета має 96 точок моніторингу температури. Для кожного елемента та ключових зон можна здійснювати моніторинг у режимі реального часу на рівні мілісекунд. Додавши рідинну систему прямого охолодження і прямого нагріву (direct cold, direct heat) у конструкції рідинного охолодження, ефективність тепловідведення зросла на 300%. Це дозволяє утримувати різницю температур між елементами в межах ±2°C.

Офіційний бренд

А мегаватна технологія блискавичного заряджання, яка дає повний заряд за 9 хвилин, взагалі вражає: пікова зарядна напруга 1000V, піковий струм 1500A, а пікова потужність досягає 1500kW. Яке це потужності за порядком? Три роки тому типові комплектації електромобілів для швидкого заряджання мали потужність лише близько 80kW. Нинішні авто з більш “зарядженими” конфігураціями, які оснащені високовольтною платформою 800V, зазвичай підтримують надшвидке заряджання з потужністю близько 350-450kW.

Якщо зарядна потужність досягає 1500kW — це еквівалентно одночасному запуску 750 кондиціонерів. Але труднощі полягають у впливі на електромережу. Якщо напряму під’єднати таке обладнання до електромережі, трансформатор дуже легко може відключитися через спрацювання захисту (тріпнути). Щоб забезпечити таке заряджання високої потужності, BYD оснастила зарядні станції гігантською акумуляторною батареєю для зберігання енергії — зробивши систему “зберігання + заряджання” (storage-charge integration).

Таким чином, станція підключається до мережі через акумулятор для зберігання, і потужність, що подається в мережу, становить лише 200kW — з цим здатна впоратися звичайна електромережа. Тому мегаватне блискавичне заряджання можна встановлювати в старих житлових кварталах, у сільській місцевості та будь-де.

Під час заряджання акумулятор станції миттєво вивільняє великий струм, щоб здійснити “блискавичне” заряджання для автомобіля.

Причому, на відміну від ринкових схем “спочатку швидко, потім повільніше”, мегаватне блискавичне заряджання працює на всьому протязі як швидке. В галузевій рекламі час заряджання зазвичай вказують лише швидкість для діапазону 10%-80%, бо в останніх 20% потужність заряджання різко падає, значно подовжуючи загальний час до повного заряду. BYD завдяки оптимізації хімічної системи та іонних каналів у всьому ланцюжку забезпечила швидке заряджання протягом усього циклу — і зрештою досягла “9 хвилин до повного заряду”.

Коли час підзарядки з повним зарядом скорочується до 10 хвилин, прірва у зарядному досвіді між електромобілями та бензиновими авто повністю зникає, тому нині BYD під час будівництва нових станцій блискавичного заряджання робить їх за плануванням, як на АЗС. Мета — відповідати звичкам користувачів під час заправки: щоб під час заряджання клієнтам не треба було кудись відходити, зарядився — і поїхав.

Скільки ж саме пробігу “заряджається”, якщо постійно говорять про “9 хвилин до повного заряду”? Щодо пробігу, мегаватне блискавичне заряджання дає приблизно 5 хвилин на 420–620 км, а за 9 хвилин можна зарядити 610-900 км. Чим вища комплектація автомобіля і довший базовий запас ходу, тим відповідно більше пробігу дає блискавичне заряджання.

Наприклад, для трьох моделей — BYD Haipaо 07EV, Denza Z9GT і Yangwang U7 — пробіг, який можна підзарядити за 5 та 9 хвилин, наведено так:

Станції “зберігання + заряджання” мають ще кілька переваг. Акумулятор можна накопичувати енергію вночі в періоди простою за нижчими тарифами, а вдень заряджати електромобілі за вищими тарифами. Це не лише дає економічний ефект за рахунок різниці низьких і високих цін, а й дозволяє регулювати споживання електромережі в години пік і в години простою, оптимізуючи ефективність використання електромережі.

Цей вседоковий швидкий заряд 1000V також не шкодить батареї та не “підпалює” електромережу — це результат оптимізації технологій у всьому ланцюжку, включно зі сховищем батареї, зарядним пістолетом (зарядною колонкою), силовою батареєю та системою керування температурою. Лише компанія на кшталт BYD, яка розробляє все “в ланцюжку” власними силами, здатна на таке. Це перемога в технічній екосистемі BYD.

Цікаво, що в той час, коли BYD в рідинній (рідкоелектролітній) системі батарей доводить “зарядний досвід” до межі, інший технологічний напрям, спрямований на повне переосмислення фізичної форми батарей — твердотільні батареї — також стрімко переходить з лабораторії на лінії серійного виробництва.

З погляду технологічної класифікації твердотільні батареї включають три типи: напівтверді, квазі-тверді та повністю твердотільні. Порівняно з нинішніми провідними рідинними літієвими батареями, твердотільні мають очевидні переваги в щільності енергії, роботі при низьких температурах, циклічному ресурсі та безпеці. Їхнє ядро — використання твердого електроліту замість рідкого електроліту, що принципово усуває ризики безпеки, притаманні традиційним батареям: легкозаймистість і можливі витоки.

Повністю твердотільні батареї мають щільність енергії до 400-500Wh/kg; лабораторні зразки навіть перевищують 600Wh/kg. Вони не лише менше деградують у середовищі -20°C, і навіть -30°C, а й мають прогнозований циклічний ресурс до понад 10 000 циклів, фактично реалізуючи “ресурс батареї як у автомобіля”.

Найважливіше — безпека. Твердотільні батареї використовують твердий електроліт, і це по суті усуває ризики, характерні для рідкого електроліту — легкозаймистість і витоки. Батареї в умовах високої температури, проколювання голкою (needle刺) та інших екстремальних сценаріях є стабільнішими, а безпека — вища.

Нині ключові бар’єри процесу індустріалізації твердотільних батарей поступово долаються. Раніше гальмувала їх розвиток проблема “опору на твердий-твердий (固-固) інтерфейсах” — і є надія, що її вдасться розв’язати завдяки технології заповнення йонною (іон- заповнення) — розробленій командою Хуан Сюецзе (黄学杰) з Китайської академії наук у жовтні 2025 року. Крім того, у січні 2026 року команда Ма Цзинь (马骋) з Університету науки і технологій Китаю розробила новий “літій-цирконій-алюміній-хлор-оксид” (锂锆铝氯氧) твердотільний електроліт; завдяки видатній здатності до деформації та вартості менш ніж 5% від сульфідних електролітів, він пропонує нове технічне рішення для подолання “вузьких місць” серійного виробництва.

Фактично, у 2025 році, судячи з кількості нововідкритих патентів у сфері повністю твердотільних батарей, Китай посів перше місце у світі з 6312 патентами, що становить 44.1%. Для порівняння: Японія та Південна Корея — відповідно 3331 та 2810.

Зараз уже кілька автовиробників оприлюднили календар встановлення (монтажу) твердотільних батарей: група GAC планує цього року ставити повністю твердотільні батареї з щільністю енергії понад 400Wh/kg на моделі Hyper (昊铂); Chery оголосила, що цього року дебютує перша партія на бренді Starry (星途); Dongfeng також чітко визначив план встановлення твердотільних батарей на 2026 рік.

BYD, Changan, Zhiji, а також Toyota, BMW та інші великі гравці як у Китаї, так і за його межами розглядають період приблизно 2027 року як важливе “вікно” для масового виробництва.

А до цього деякі автовиробники вже застосували напівтвердотільні батареї — з щільністю енергії та безпекою між рідинними та повністю твердотільними — у серійних моделях.

Наприклад, абсолютно новий MG4 напівтвердотільний (Anxin Edition) від SAIC у грудні минулого року вже розпочав постачання; вміст рідкого електроліту в ньому знижено до 5%, і надано обіцянку “один-до-одного” компенсації за самозаймання батареї; технологія Dongfeng YiPai Technology також у моделі eπ 007 завершила тестування твердотільної батареї з щільністю енергії до 350Wh/kg.

У галузі вважають, що масове поширення твердотільних батарей очікується приблизно до 2030 року. Наприклад, академік Китайської академії наук Оуян Мінхой (欧阳明高) зазначив, що щоб повністю твердотільні батареї стали масштабно поширеними та практичними, щільність енергії має бути в межах 300-350Wh/kg, і найімовірніше для цього знадобиться 3-5 років.

Тобто в “вікні” для реального встановлення твердотільних батарей у авто ще буде певний час, і впродовж цього процесу рідинні батареї та відповідні методи швидкого заряджання також постійно еволюціонують. Для користувачів, яким справді потрібні електромобілі вже зараз, все одно можна сміливо купувати, і немає потреби “мертво чекати” твердотільних батарей.

Коли вся індустрія зосереджується на твердотільних батареях, прорив від китайської академічної спільноти — що бере початок із найнижчого рівня електрохімічних принципів — відкриває третю, сповнену уяви, перспективну траєкторію для майбутнього літієвих батарей.

26 лютого міжнародний топовий науковий журнал “Nature” онлайн опублікував революційне дослідження — спільну роботу Тяньцзіньського університету (南开大学) та Шанхайського інституту досліджень електроенергетичних систем космічних джерел живлення (上海空间电源研究所) — де розроблено технологію високої питомої енергії літієвої батареї на основі нового фторованого вуглеводневого електроліту.

У традиційній системі електроліту літієвих батарей атом кисню розглядається як необхідний ключовий елемент у розчиннику. Перевага таких електролітів із вмістом кисневмісних груп полягає в тому, що вони дуже добре розчиняють літієві солі. Але саме через занадто сильну взаємодію з літієм вони перешкоджають перенесенню заряду на межі в батареї, обмежуючи роботу при низьких температурах; крім того, потрібно багато розчинника, що стискає простір для підвищення щільності енергії батареї.

А прорив цього разу від Тяньцзіньського університету — це по суті створення нової траєкторії — фтор-координаційної (氟配位) системи.

Технологія базується на успішному проєктуванні й синтезі серії нових молекул фторованих вуглеводневих розчинників. Завдяки регулюванню електронної густини атомів фтору та просторових стеричних перешкод молекул розчинника, вона не лише значно скорочує використання електроліту, а й має кінетичні характеристики для швидкого перенесення заряду. Одночасно це підвищує щільність енергії батареї та її здатність адаптуватися до низьких температур, долаючи дві великі світові проблеми: “високу щільність енергії” та “широкий температурний діапазон (особливо наднизькі температури)”.

За оприлюдненими результатами випробувань щільність енергії їхньої батареї при кімнатній температурі досягає 700Wh/kg. Ще важливіше — низькотемпературні показники: навіть за екстремальних умов -50°C вона зберігає стабільний розряд майже на рівні 400Wh/kg.

Найважливіше — те, що теоретично ця технологія сумісна з існуючими виробничими лініями літієвих батарей, тож час її впровадження може бути швидшим, ніж можна було б уявити.

З технічної точки зору, батареї на основі фторованих вуглеводневих електролітів і твердотільні батареї — це насправді два різні шляхи вирішення ключових проблем літієвих батарей.

Батареї з фторованими вуглеводневими електролітами можна вважати “кінцевою стадією еволюції” для нинішніх рідинних батарей: якби тим самим бензиновим двигуном було зроблено апгрейд до принципово нового, з вищою щільністю енергії та без страху перед низькими температурами, суперпального. А твердотільні батареї мають повністю змінити екосистему рідинних батарей; компанії, що першими опанують технологію твердотільних батарей, отримають перевагу в доступі до ініціативи розвитку індустрії на наступні десять років.

Обидва напрямки не є простою взаємною заміною. Це дві ключові осі технічного планування в індустрії нової енергії, які формують “подвійну технічну страховку” — одночасно для сьогоднішніх і майбутніх потреб.

Більш далекоглядний сенс полягає в тому, що китайська батарейна індустрія демонструє безпрецедентну інноваційну активність і стратегічну глибину. На рівні досвіду користувача BYD через “революцію блискавичного заряджання” та розвиток екосистеми вивела зарядний досвід до рівня бензинових авто; на рівні трансформації індустрії твердотільні батареї прискорюють масове виробництво завдяки підтримці наукових проривів у Китаї, закріплюючи контроль над технологіями наступного покоління; на рівні фундаментальної науки прорив Тяньцзіньського університету “фтор-відповідність” відкрив з найнижчого рівня новий простір для досліджень.

Ці три шляхи взаємопов’язані, взаємно підтримують одне одного та разом формують багаторівневу, об’ємну систему технічних інновацій і планування індустрії. А в ході цього історичного процесу Китай уже по суті став визначником технічних маршрутів, формувальником галузевих стандартів та конструкторами майбутньої екосистеми.

Перегони в технологіях батарей ніколи не були такими сповненими уяви, як сьогодні.

Масивні новини й точні роз’яснення — усе в додатку Sina Finance APP