Температура тока: почему у электромобилей снижается запас хода зимой

Современные литиевые батареи используют электролит в состоянии геля. Официально его называют жидким, но в реальности это именно гель. И он очень напоминает... человека. В том плане, что голому человеку будет комфортно при температуре примерно +25 °С. Уже при +15 °С он начнет мерзнуть, а при повышении температуры тела выше +42 °С произойдет денатурация (сворачивание) белков крови и наступит смерть.

То же происходит и с аккумуляторами. С той разницей, что «смерть» им грозит только от перегрева, а переохлаждение просто отправляет в «сон», который обратим: если согреть элементы питания до +25 °С, они вернутся в строй.

Тут важно подчеркнуть, что современные серийные батареи не так боятся холода, как принято думать. Автовладельцы из Сибири подтвердят: на электрических машинах можно ездить и при –30 °С, но нужно учитывать, что эффективность аккумуляторов упадет в два раза и более, а значит, во столько же раз сократится пробег. Дело в том, что при отрицательных температурах скорость электрохимических процессов в электролите падает; заряд не исчезает, а как бы блокируется.

Решение проблемы – твердотельные аккумуляторы. Как ясно из названия, здесь электролит находится уже не в жидком, а в твердом состоянии. И он гораздо устойчивее к перепадам температур. Мороз не так сильно меняет его свойства, а сильный нагрев не приводит к возгоранию. Иными словами, такие батареи сохраняют емкость в мороз, и их можно заряжать при большей мощности, то есть быстрее. И аккумуляторы подобного типа существуют, причем довольно давно. Однако есть две сложные технические проблемы, которые инженеры сейчас пытаются решить.

Вторая проблема – технологические сложности с запуском производства. Стоимость существующих литиевых батарей в последние десятилетия снижалась именно за счет их массовости. Твердотельные же модели поначалу будут мелкосерийным, а значит, более дорогим продуктом. И от того менее конкурентным.

Так когда же они появятся на серийных электрокарах? По мнению большинства экспертов – до конца десятилетия. Звучит весьма обнадеживающе, однако стоит помнить, что 10 лет назад специалисты того же уровня обещали нам серийные твердотельные автомобильные аккумуляторы к 2020 году.

Несмотря на имеющиеся проблемы, твердотельные аккумуляторы в последние годы получили неплохую рекламу. И трудности с их производством вскоре привели к идее создания гибридов. Батарея – это, по сути, устройство, состоящее из сотен аккумуляторов, систем управления, охлаждения и даже пожаротушения.

У современных электромобилей она служит еще и несущим элементом кузова, то есть в некотором роде является наследницей рамы. И если инженеры пока не могут собрать компактную батарею полностью из твердотельных аккумуляторов, то почему бы не построить гибрид, состоящий как из классических элементов питания, так и из твердотельных?

Маркетологи от этой идеи пришли в восторг и начали рекламировать подобные машины как первые в мире модели с полутвердотельными батареями. В качестве примера такого массового электрокара можно привести MG4 с британским брендом, но от китайского концерна SAIC. Вот только возникает вопрос: а насколько твердым должен быть электролит, чтобы батарею можно было так называть?

Ответили на него в Китае: с 1 июля 2026 года в стране действует новый технический стандарт GB/T 43568-2026, который четко прописывает параметры разных типов батарей:

А что, если проблема не в жидком или твердом состоянии электролита, а в его химическом составе? Можно ли подобрать замену литию? Тем более что фактор дефицита этого элемента довлеет над человечеством уже несколько десятилетий.

Инженеры стали присматриваться к не самой распространенной до сих пор технологии – натрий-ионных аккумуляторов. Такие элементы питания в качестве эксперимента ставили на прототипы Ford еще в 1970-х годах. Но у них был серьезный недостаток: относительно низкая удельная емкость. Из-за этого натрий-ионные модели не стали применять в портативных гаджетах, а потому они не получили массового распространения в 1990-е и остались без внимания создателей Tesla и других ранних электрокаров.

Сейчас, с распространением литий-железо-фосфатных батарей, выяснилось, что последние не сильно выигрывают у натрий-ионных в удельной емкости. При этом натрий-ионные превосходят любые литиевые по рабочему температурному диапазону: они даже при –40 °С способны сохранять не менее 70% заряда и принимать энергию от зарядной станции без задержки. Да и материалы для них обходятся дешевле.

В 2023 году компания JAC объявила о запуске первого серийного электромобиля с натрий-ионными аккумуляторами — и дальше тишина. Официально никакой информации о причинах провала не публиковалось, но, по слухам, освоение массового производства новых устройств столкнулось с технологическими проблемами, которые свели на нет все экономическое преимущество.

Очередная попытка намечена на конец текущего года. Теперь за изготовление элементов питания взялся мировой лидер в этой области, корпорация CATL, а установят их на лифтбэк Nevo A06 от Changan. Это куда более крупные игроки в индустрии, и о создании натрий-ионных ячеек CATL заявляла еще в 2025 году.

Тем интереснее посмотреть на то, что у них получится.