Інновації CATL - нові рішення для силових акумуляторів

Як важлива частина архітектури платформи, акумуляторна батарея відіграє вирішальну роль у революції швидкої зарядки електромобілів. Завдяки постійним інноваціям у формі комірок, структурі системи та матеріальній системі, конкуренція акумуляторних батарей для диверсифікованих сценаріїв застосування продовжує загострюватися. У цьому процесі компанії-виробники акумуляторних батарей переслідують інновації в галузі акумуляторних батарей, серед яких CATL представила три нові продукти, які не можна недооцінювати.

Випуск нових акумуляторних продуктів CATL

На Шанхайському автосалоні в квітні 2023 року CATL представила три нові акумуляторні батареї, включаючи батарею 4C Qilin, іонно-натрієву батарею та конденсаторну батарею. У березні було оголошено про серійне виробництво батареї 4C Qilin, а в квітні - про її вихід на ринок.

Іонно-натрієвий акумулятор

Першою новиною, яку CATL опублікувала до і після автосалону, стала поява на ринку іонно-натрієвих акумуляторів. 16 квітня було оголошено про випуск першої партії серійних іонно-натрієвих акумуляторів CATL для живлення моделей Chery EV. Це був не тільки дебют Chery EV, але й дебют іонно-натрієвих акумуляторів CATL.

Chery та CATL спільно випустили акумуляторну батарею під брендом ENER-Q, і обидві сторони прагнуть створити акумуляторну систему, яка охоплює чисто електричні, плагін-гібридні та розширені типи повної потужності, придатні для всіх сценаріїв застосування C-end і B-end, охоплюючи всі матеріальні системи, такі як натрієві батареї, M3P, літій-залізо-фосфатні та літієві потрійні батареї.

Нещодавно ціна на літієву руду різко впала, що змусило багатьох основних виробників двигунів, в тому числі 10 найкращих виробників мотоциклетних акумуляторівзітхнути з полегшенням. Але коли ціни на літієву руду були високими, іонно-натрієві акумулятори, як недорогий спосіб виробництва акумуляторів, також привернули увагу багатьох компаній-виробників акумуляторів у Китаї. А CATL є найбільш швидкозростаючою автомобільною компанією у сфері комерціалізації іонно-натрієвих акумуляторів у Китаї.

У 2021 році компанія CATL вперше випустила іонно-натрієві акумулятори, а цього року іонно-натрієві акумулятори нарешті збираються випускати в промислових масштабах. Згідно з даними, опублікованими CATL, щільність енергії одного елемента іонно-натрієвого акумулятора першого покоління досягла 160 Вт-год/кг. Акумулятор має чудову термостійкість, що дозволяє йому досягати потужності понад 80% при заряді за кімнатної температури протягом 15 хвилин. А в середовищі -20 ℃ швидкість утримання розряду становить понад 90%. Ефективність системної інтеграції може досягати понад 80%.

Низька вартість, швидка зарядка, стійкість до холоду та висока адаптивність - це переваги іонно-натрієвих акумуляторів. Однак іонно-іонний акумулятор не ідеальний. Щільність енергії у нього невисока, а час циклу менший, ніж у літій-іонного акумулятора, це недоліки, які не можна ігнорувати для іонно-натрієвих акумуляторів на сучасному етапі.

Тому в короткостроковій перспективі, якщо іонно-натрієвий акумулятор потрібно застосовувати на електромобілях, він більше підходить для використання в тих, що мають низькі вимоги до дальності пробігу та чутливу ціну акумулятора, наприклад, модель малої мобільності в межах 400 км. Або застосувати технологію інтеграції системи акумуляторів CATL AB, поєднати іонно-іонний акумулятор натрію та літій-іонний акумулятор, які можуть не тільки відповідати вимогам витривалості, але й використовувати переваги високої потужності та низьких температурних характеристик іонно-натрієвого акумулятора.

Виходячи з поточного асортименту електромобілів на ринку, іонно-натрієві батареї з сумішшю натрію та літію зможуть покрити 65% ринкового попиту.

Акумулятор 4C Qilin

Минулого року, коли CATL випустила батарею Qilin Battery, багато автомобільних компаній одразу ж активізувалися, сподіваючись стати першими користувачами акумуляторів Qilin. На цьогорічному Шанхайському автосалоні компанія Li Auto представила свій власний повністю електричний план, використовуючи батарею CATL 4C Qilin.

Так звана батарея 4C Qilin по суті базується на конструкції батареї CATL Qilin у поєднанні зі стратегією 4C+800V для вирішення проблемних питань поповнення запасів енергії електромобілів.

Завдяки технології CTP третього покоління CATL, коефіцієнт використання об'єму батареї Qilin перевищив 72%, а інтеграція акумуляторних блоків наразі є найвищою у світі. Якщо використовується потрійний елемент, його щільність енергії може досягати 255 Вт-год/кг. Якщо використовується літій-залізо-фосфатна батарея, її системна щільність енергії може досягати 160 Вт-год/кг; порівняно з батареєю Tesla 4680, щільність енергії на одиницю об'єму на 13% вища.

4C батареї Qilin - це збільшення швидкості заряджання та розряджання батареї. Для зарядки 4C означає вхідний заданий струм, за якого батарея заряджається до 400% від своєї ємності за одну годину. Тобто, при встановленій силі струму весь процес заряджання може бути завершений за 15 хвилин.

Крім того, функція охолодження батареї Qilin збільшилася приблизно в чотири рази порівняно з традиційними охолоджувальними зонами. За умови, що швидка зарядка генерує тепло, вона не жертвує терміном служби, щільністю енергії або тестуванням на безпеку, що дозволяє проводити швидку зарядку за 10 хвилин.

У 800-вольтовому суперзарядному рішенні Li Auto батарея 4C Qilin може заряджатися протягом 10 хвилин і досягати дальності пробігу 400 км. В рамках високовольтної платформи 800 В всі компоненти електричної архітектури автомобіля були модернізовані та перероблені, щоб витримувати більш високі напруги. напруга літій-іонного акумулятора. Акумулятори не є винятком, оскільки вони потребують більшої швидкості заряджання та розряджання, щоб задовольнити потреби у швидкому заряджанні, а також сильніших можливостей терморегуляції для забезпечення безпеки.

Батарею 4C Qilin можна розглядати як батарею, спеціально розроблену для платформи 800В. Оскільки все більше автомобільних компаній приймають архітектуру високовольтної платформи на 800 В, в майбутньому ми побачимо все більше і більше моделей, що використовують цю батарею.

Конденсаторна батарея

На презентаційній конференції 19 квітня компанія CATL офіційно випустила конденсовану батарею з однократною щільністю енергії до 500 Вт-год/кг. Поточна щільність енергії потрійних літієвих батарей, що використовуються в електромобілях, становить 220-300 Вт-год/кг, якщо ми замінимо їх усі на однакову кількість конденсованих батарей, запас ходу можна буде подвоїти. Таким чином, занепокоєння щодо пробігу та ваги акумулятора, здається, не викликає занепокоєння.

Конденсований стан - це система, що складається з великої кількості частинок з сильними взаємодіями між ними. У природі існують різні види конденсованих станів, включаючи надплинний стан при низьких температурах, надпровідний стан, конденсат Бозе-Ейнштейна, феромагнітні стани в магнітних середовищах, антиферомагнітні стани і так далі.

Можна сказати, що особливістю акумуляторних систем з конденсованим станом є здатність досягати надплинного і надпровідного станів, з більш сильною провідністю.

Тому конденсовані батареї мають більшу ємність, ефективнішу провідність і стабільнішу роботу. З точки зору параметрів, найвища щільність енергії конденсованого акумулятора може досягати 500 Вт-год/кг, що набагато більше, ніж у іонно-натрієвого акумулятора 160 Вт-год/кг, літій-залізного акумулятора 180 Вт-год/кг і потрійного літієвого акумулятора 300 Вт-год/кг. Це означає, що для чистих електромобілів з поточним запасом ходу 500-700 км, якщо можна замінити батареї на конденсовані, їхній запас ходу легко перевищить 1000 км.

Щоб створити конденсовані батареї, CATL здійснила низку технологічних проривів, включаючи багато ключових технологій, таких як потужні біоміметичні конденсовані електроліти, катод з високою питомою енергією, новий анод і сепаратори. Тільки вирішивши ці проблеми, батареї можуть бути безпечними та ефективними.

Конденсовані батареї автомобільного класу будуть масово вироблятися вже цього року. У найближчі 1-2 роки ми можемо побачити електромобілі з надвеликим запасом ходу, оснащені конденсованими батареями.

Однак амбіції CATL щодо конденсованих батарей, схоже, не обмежуються автомобілями. Наразі вони співпрацюють над розробкою проектів цивільних електричних пілотованих літальних апаратів на основі батарей з конденсованим станом, проводячи стандарти авіаційного рівня та випробування, які є набагато суворішими, ніж для автомобілів, готуючись до використання конденсованих батарей на літаках.

Підсумок

З 2023 року минуло лише чотири місяці, а CATL принесла нам три сюрпризи: майбутня батарея 4C Qilin, іонно-натрієва батарея, запущена у виробництво протягом року, і конденсаторна батарея як прорив в акумуляторній індустрії. Це не лише черговий прогрес у дослідженнях та технологічній силі CATL, але й новий поштовх для розвитку акумуляторної та автомобільної промисловості.