Новое поколение безопасных батарей: в чем секрет аккумуляторов для электромобилей Geely

Geely Auto продемонстрировали преимущества компактной конструкции батареи Aegis Short Blade длиной 580 мм против 960 мм у аналогов. Эксперты отмечают: уменьшение длины элементов на 40% при увеличении толщины на 35% позволило снизить внутреннее сопротивление, улучшить эффективность зарядки и безопасность. Ключевые преимущества батареи Geely включают:

Эти инновации позиционируются как следующий этап эволюции батарей для электромобилей, хотя некоторые заявленные характеристики требуют независимой проверки.

Короткую батарею проще разместить в автомобиле, чем длинную — пространственная эффективность является врожденным преимуществом Aegis Short Blade. Но это еще не все. Обычно система батареи имеет энергетическую плотность 140 Вт·ч/кг, а плотность энергии элементов — 170 Вт·ч/кг. Энергетическая плотность элементов Aegis Short Blade достигает 192 Вт·ч/кг, что примерно на 13% выше.

Если в школе по физике у вас не было двойки, то легко поймете. Для батареи известный закон электрического сопротивления R=ρL/S (R — сопротивление, ρ — удельное сопротивление, L — длина, S — площадь поперечного сечения) говорит, что при одинаковых материалах (в данном случае — фосфат железа лития LiFePO4), чем больше площадь поперечного сечения и короче длина, тем меньше сопротивление. Поперечное сечение Aegis Short Blade составляет 580 мм в длину и 18,2 мм в толщину, тогда как для длинной батареи эти значения равны 960 мм и 13,5 мм соответственно. Длина Aegis Short Blade уменьшена на 40%, а толщина увеличена на 35%, что приводит к меньшему внутреннему сопротивлению.

Малое внутреннее сопротивление имеет множество преимуществ. Например, согласно закону Джоуля, который мы изучали еще в школе, — Q=I²Rt, — меньшее внутреннее сопротивление означает меньшее значение R, что приводит к меньшему выделению тепла. Это значит, что температура внутри батареи будет более равномерной, стабильной и однородной, что также может продлить срок службы батареи. Так что физика — очень полезный предмет.

С точки зрения материалов и технологий, Aegis Short Blade использует три основных новых технологии безопасности: теплостойкость изоляционного слоя, электролит с высокой безопасностью и автоматическое отключение при замыкании. С точки зрения конструкции Aegis Short Blade использует передовую конструкцию CTB (Cell to Body), которая интегрирует батарею с прочной рамой автомобиля, дополнительно повышая безопасность всего блока батарей.

Легендарный тест на пробитие батареи гвоздями Aegis Short Blade прошла с рекордом — ее пробивали восемью гвоздями, после чего в течение часа батарея не дымилась, не загоралась и, тем более, не взрывалась.

Мало того, батарея прошла первый в мире текст на стрельбу из стандартной китайской армейский винтовки. Диаметр пулевого отверстия составил не менее 6 мм, однако даже в таких условиях батарея не загорелась. Батарея Aegis прошла несколько строгих тестов, в том числе воздействие огня при температуре до 1000 градусов по Цельсию в течение 130 секунд, погружение в морскую воду на 48 часов, многократные удары под кузовом, охлаждение до минус 35 градусов по Цельсию на высоте 5000 м в течение 8 часов, а также испытание на раздавливание при нагрузке 26 тонн, боковое столкновение с опорой и горение, проведенное Китайским исследовательским центром автомобильных технологий. Во всех этих экстремальных условиях не было выявлено никаких проблем с безопасностью.

Долговечность батареи — очень важный аспект для потребителей. Недавно моя дочка поменяла батарею в своем iPhone: 10 000 рублей — ощутимый удар по ее бюджету. И если замена батареи в телефоне является проблемой, то при замене всего блока батарей в электромобиле расходы будут куда ощутимее.

Когда батарея начинает стареть, это снижает запаса хода и стоимость подержанного автомобиля. Но у Aegis Short Blade продолжительность жизни увеличена до 3500 циклов перезарядки, тогда как у длинной батареи обычно 3000 циклов. В идеальном случае это позволяет поддерживать безопасное движение транспортного средства на расстояние более 1 млн км, что эквивалентно 25 кругам вокруг земного экватора. С точки зрения практической эксплуатации, если предположить, что автомобиль проезжает 20 000 км в год, такая батарея будет достаточно надежна для обеспечения работы двух поколений автомобилей.

Для электромобилей быстрая зарядка — необходимость. Как упоминалось ранее, согласно закону сопротивления R=ρL/S, после уменьшения длины и увеличения площади поперечного сечения, Aegis Short Blade имеет меньшее внутреннее сопротивление, что снижает выделение тепла. Меньшее выделение тепла позволяет быстрее заряжаться.

В сочетании с интегрированной системой интеллектуального жидкостного охлаждения, контролирующей температуру батареи во время зарядки и разрядки, это существенно повышает эффективность быстрой зарядки. Таким образом, Aegis достигает состояния заряда батареи от 10% до 80% всего за 17 минут, что вдвое быстрее, чем у длинных аналогов. Это теоретические данные. А в августе в Хайнане прошли тест-драйвы Galaxy E5, где было зафиксировано, что зарядка автомобиля от 30% до 80% занимает менее 20 минут, что на почти 10 минут быстрее, чем у BYD Yuan Plus.

Батареи, использующие фосфат железа-лития, изначально плохо переносят холод, и даже BYD и Tesla с этим ничего не могут поделать. Особенно в холодные зимы, когда запас хода сокращается до критического уровня. Например, из заявленных 500 км запаса хода, после включения обогрева остается 350-380 км, что считается довольно хорошим результатом.

Geely решает эту проблему добавляя в электролит добавки, которые снижают внутреннее сопротивление при разрядке в условиях низких температур, что улучшает производительность батареи. Кроме того, благодаря увеличению толщины батареи до 18,2 мм, тепло в остывающем состоянии уходит медленнее, как будто батарея надела теплую «куртку».

Впрочем, технологии автомобильных батарей развиваются настолько стремительно, что вряд ди это лидерство надолго.