К сожалению, современные аккумуляторы все еще не идеальные сосуды для хранения электроэнергии. Они медленно наполняются, вмещают ограниченное количество энергии, быстро разряжаются и служат меньше, чем техника, для которой предназначены.
Улучшения, достигнутые с момента начала выпуска литий-ионных батарей компанией Sony в 1991 году, меркнут по сравнению с достижениями в области микроэлектроники. Если по закону Мура количество транзисторов в интегральной схеме удваивалось каждую пару лет, то прирост емкости Li—Ion аккумуляторов за два последних десятилетия составил около 8% в год. Не впечатляет, если считать аккумуляторные технологии ключевыми для мировой энергетики.
Перспективные разработки и недоработки
Аккумуляторные технологии не ловят звезд с неба, но прогресс заметен. Например, с 1991 по 2021 год цены на литий-ионные элементы (за киловатт-час) снизились более чем в 40 раз с учетом инфляции. Однако кардинальных технологических прорывов не произошло:
Видно, что недостатка в инновациях нет, однако большинство из них остаются без внимания или массового внедрения. В большинстве электронных потребительских товаров используются батареи на основе оксида кобальта лития (LCO). Они легкие и с высокой плотностью энергии, что важно для мобильности и автономности. В промышленности предпочитают более безопасные и долговечные литий-марганец-оксидные батареи (LMO) или литий-железо-фосфатные (LFT) аккумуляторы.
В электромобиле Tesla Model S применена литиевая батарея c химсоставом NCA (никель-кобальт-алюминий) с плотностью энергии 248 Вт·ч/кг. Для защиты от перегрузки и перегрева Tesla устанавливает более крупные аккумуляторы, чем другие производители. Дальность хода без подзарядки составляет до 424 км для батареи емкостью 85 кВт·ч, при энергопотреблении 240 Вт·ч на километр.
В электромобиле BMW i3 применена батарея с распространенным химсоставом LMO, которая обеспечивает запас хода 130-160 км. Дополнительно можно установить удлинитель хода REX – компактный бензиновый двигатель для вращения генератора. BMW i3 отличается легкостью конструкции и потребляет всего 160 Вт·ч на километр.
А теперь главное, что касается технологического «прорыва». Электромобили – не новинка, они были популярны в конце 1800-х и начале 1900-х годов. На рубеже XIX и XX веков у покупателей автомобилей был выбор из трех вариантов двигателей: электрического, парового или внутреннего сгорания, из которых последние были наименее распространенными. Большинство электромобилей работали на свинцово-кислотных АКБ. Кроме того, Томас Эдисон продвигал железо-никелевые аккумуляторы, которые устанавливались в электромобили Detroit Electric, Baker Electric.
Так вот, запас хода электрического Detroit Electric 1907 года достигал 130 километров без подзарядки. На испытаниях в Детройте зафиксировали максимальный рекорд в 340,1 км.
Электромобили нравились представителям высшего класса за тихую и комфортную езду, отсутствие вибраций, запахов, сложностей с переключением передач. Они также не требовали ручного прокручивания двигателя – неприятной операции для элиты общества. Поскольку хорошие дороги были только в городах, ограниченный запас хода не представлял проблемы. После изобретения стартерного двигателя в 1912 году продажи автомобилей с ДВС пошли вверх, и в 1920-х годах электромобили утратили популярность.
