Илон Маск видит будущее электрокаров за дешёвыми батареями LFP

Литий-железо-фосфатные батареи (LFP) без кобальта, продвигаемые Илоном Маском (Elon Musk) в последнее время, обеспечили взрывной рост рыка электромобилей в Китае. Однако к этим батареям остаются вопросы касательно дальности хода и показателей в холодную погоду. Для полноценного распространения таких батарей нужно научиться контролировать температурный режим, и работы в этом направлении уже ведутся.

Батареи LFP имеют более низкие риски возгорания и стоят значительно дешевле литийионных батарей, потому что используют железо вместо дефицитных кобальта или никеля. Но обычно они предлагают меньшую дальность хода и плохо показывают себя в холодную погоду, поэтому не используются широко в электромобилях, продаваемых в США или Европе.

В Китае в прошлом году производители батарей LFP поставили ячеек на 30,8 гигаватт-часов для транспортных средств, включая электромобили и гибриды — 47 % рынка автомобильных аккумуляторов. Это привело к появлению недорогих массовых электромобилей, которые испытывают в Китае настоящий бум. Для сравнения: в 2019 году доля таких батарей была чуть выше четверти.

«Китай лидирует по масштабам производства, качеству и стоимости нынешнего поколения батарей LFP», — отметил профессор и эксперт по батареям в Пенсильванском государственном университете Чао-Ян Ван (Chao-Yang Wang), уверенный в перспективного этого типа аккумуляторов для электрокаров.

Tesla тоже пытается решить проблему дефицита аккумуляторов. Компания налаживает массовое производство ячеек 4680, в которых отказалась от более дорого кобальта в пользу никеля. А в некоторых версиях своих китайских седанов Model 3 и вовсе перешла на LFP (в США такие модели не продаются). В конце февраля глава Tesla заявил, что нехватка никеля является главной проблемой при наращивании объёмов выпуска аккумуляторных ячеек. Он написал, что хочет использовать более дешёвые материалы в катоде батареи. «Никель — наша самая большая проблема для масштабирования производства литиево-ионных элементов. Вот почему мы переводим автомобили со стандартным запасом пробега на железный катод. Много железа (и литий)!» — написал он.

Один из самых больших автомобильных хитов Китая в последнее время — миниатюрный электрокар Hongguang Mini, который использует батареи LFP для снижения затрат. Созданная китайским предприятием, в котором General Motors принадлежит 44 % акций, машина продаётся всего за $4300 за базовую модель (дальность хода разных моделей — 120–170 км). Автомобиль использует аккумуляторы от китайских производителей Contemporary Amperex Technology (CATL) и Gotion High-tech. Только за первые два месяца 2021 года Hongguang Mini продалась в Китае тиражом 57 000 единиц — примерно в два раза больше, чем Tesla Model 3 на том же рынке. Hongguang в прошлом году сообщила в социальной сети, что батареи LFP предлагают хорошее соотношение цены и качества и имеют более длительный срок службы по сравнению с литиево-ионными, используемыми на Западе.

Традиционная критика батарей LFP заключается в том, что они могут хранить заметно меньше энергии, чем литиево-ионные батареи, использующие кобальт и никель. Американские и европейские автопроизводители, пытаясь преодолеть беспокойство потенциальных клиентов электрокаров, отдают приоритет более ёмким батареям, которые позволяют автомобилю проехать более 500 км на одном заряде.

В прошлом году Tesla заявила, что будет стремиться использовать батареи LFP активнее по мере развития технологий, чтобы обеспечить бо́льшую дальность хода. В марте Volkswagen AG заявила, что выбрала LFP в качестве ведущей технологии для автомобилей начального уровня. Но помимо Tesla американские производители, как правило, не используют эту технологию, потому что серьёзно вложились в другие типы батарей.

Специалисты по аккумуляторам говорят, что CATL и другие китайские производители батарей вроде BYD пытаются решить проблему недостаточной ёмкости LFP, а также преодолеть другие их недостки. BYD, в которую вкладывается Berkshire Hathaway Уоррена Баффета (Warren Buffett), говорит, что в её «блейд-акумуляторе» оптимизирована структура батарейного блока для увеличения плотности энергии.

Но ключевой проблемой остаётся температурный режим. Снижение показателей при низких температурах характерно для всех электромобилей в целом, но особенно сильно проявляется в случае с моделями на базе LFP. Например, 46-летняя жительница Шанхая Пегги Вэн (Peggy Weng), с которой пообщались журналисты WSJ, купила Tesla Model 3 с батареями LFP в конце ноября, но решила продать авто менее чем через 3 месяца. Неприятности начались в начале января, когда температура упала до –30 °C. Не имея скоростных зарядок в своём жилом комплексе, она использовала домашнюю электросеть. Хотя ездить приходилось лишь на работу и по городу, автовладелица была вынуждена постоянно беспокоиться об аккумуляторах. Однажды при сильных морозах машина просто встала посреди дороги более чем на 10 минут. «Я чувствую себя неуверенно за рулём автомобиля, который так себя ведёт», — отметила она. Она купила электрокар Xpeng P7 на базе обычных литиево-ионных батарей и оказалась вполне им довольна.

Учёные в Японии и США ведут активные исследования технологий литиево-ионных батарей с 1990-х годов. Когда Китай стремился наверстать упущенное в 2000-х годах, ставка была сделана на LFP — этот вариант попросту оказался более простым для страны, потому что такие батареи менее подвержены возгоранию и, как следствие, не требуют слишком высоких стандартов безопасности.

Профессор Токийского университета Ацуо Ямада (Atsuo Yamada), который изучает батареи LFP уже более 20 лет, убеждён, что эта технология вполне способна стать лидером на рынке электромобилей. В качестве плюсов он назвал низкую стоимость, быструю скорость зарядки, длительный срок службы и стабильную работу при высоких температурах. При этом, по его словам, проблему эксплуатации в холодную погоду можно решить с помощью более эффективной системы контроля температуры.

Упомянутый уже профессор Пенсильванского университета Чао-Ян Ван с коллегами опубликовал в журнале Nature Energy статью, демонстрирующую технологию саморазогревающихся батарей LFP, способных нормально заряжаться в любых климатических условиях.

Китайский производитель электромобилей Xpeng, инвесторами которого являются Alibaba Group Holding и Sequoia Capital, представил версии своего седана P7 и компактного спортивного внедорожника G3 на базе LFP. Xpeng оставляет цену одинаковой для моделей с различными типами батарей, но версии с LFP поставляются с дополнительными функциями вроде более совершенной системы помощи водителю.