Металл, которого боятся автопроизводители: что скрывают литий-ионные батареи

Пользуясь смартфоном или иным гаджетом, многие автолюбители наверняка задавались вопросом: а почему не ставят на обычные машины с бензиновыми двигатели такие же литий-ионные аккумуляторы? Легкие, ёмкие, быстро заряжаются, не требуют какого-либо обслуживания — одни достоинства! Так в чём же дело — из-за чего производители выпускаемые автомобили комплектуют всё теми же свинцовыми батареями, этими громоздкими штуковинами весом в 20-25 килограммов?

Фото: freepik.com by senivpetro, https://creativecommons.org/public-domain/pdm/

Автомобильный аккумулятор

Устройство литий-ионных аккумуляторов

Сразу хочется сказать: Li в чистом виде в таких батареях нет. Используют его соединения с никелем, кобальтом, Mn и Fe. Они необходимы для изготовления катода. Его противоположный "коллега" — анод сделан из графита (иногда используют графен). Соли лития в тандеме с органическими растворителями выполняют функцию электролита.

Теперь остановимся на плюсах этих батарей. Один из наиболее заметных — масса. Например, если свинцовая АКБ, ёмкостью 90А*ч имеет вес в районе 24 килограмма, то аналогичная по токоотдаче литий-ионная батарея (1,08 кВт*ч) потянет всего на пять килограммов. Очевидно, что энергоёмкость больше.

Ещё одно преимущество — быстрая зарядка до 100% и оперативная способность почти мгновенно отдавать свою ёмкость при необходимости.

Также литий-ионные аккумуляторы долго сохраняют свои изначальные характеристики при неиспользовании.

Можно ещё отметить отсутствие обслуживания, однако современные свинцовые аккумуляторы тоже в нём не нуждаются, если соблюдать правила эксплуатации и при условии нормально работающей проводки (электроники) на борту машины.

А вот теперь рассмотрим отрицательные стороны литий-ионных батарей, что и стало причиной "нелюбви" к ним со стороны автопроизводителей.

Недостатки

Первый минус важен для российских климатических условий: это нестабильная работа в сильные морозы и жару. Последнее (нагрев свыше +60°С) особенно опасно — АКБ может просто взорваться. Вспомните зловещую историю с терактами в Палестине, когда гаджеты в руках пользователей буквально разлетались на куски после подачи на них особого сигнала.

Второй момент заключается в присутствии кобальта, имеющегося в любой литий-ионной батарее. Этот химический элемент опасен как для здоровья людей, так и всей экологии. Проще говоря, после выработки ресурса такой аккумулятор необходимо правильно утилизировать. Если это делать в крупных масштабах, учитывая многомиллионное количество автомобилей, то данный процесс означает настоящее бедствие-проблему.

Ещё один недостаток литий-ионных АКБ — "нелюбовь" к сильной тряске, а машина не сумочка или карман, где уютно лежит гаджет.

И последний минус — стоимость, которая выше свинцово-кислотных АКБ в десять, а то и более раз.

Но неужели всё так плохо и автолюбителям придётся до конца дней своих таскать тяжеленные изделия? Нет, конечно, прогресс не стоит на месте, и производители уже предлагают некий компромисс.

LiFePO4: фосфаты+железо+литий (LFP)

Да, в таких аккумуляторах тоже есть вредный литий, но его сравнительно немного. А вот кобальта нет вообще.

Имеются иные плюсы:

1. Более широкий температурный диапазон, нижняя граница которого — -30°, верхняя — +50°. В мороз батарея сохраняет до 70% ёмкости, а в жару не взрывается. Правда задымление всё же случится, но это "лучше", чем открытое пламя.
2. Вес "железного" аккумулятора больше, чем литий-ионного, но меньше, чем свинцово-кислотного. Стандартная АКБ на 60 А*ч потянет всего на пять, а не 20 килограммов.
3. Стоимость — в пределах 22-40 тысяч рублей.

Кто-то наверняка захочет идти в ногу со временем и решит поставить фосфатно-железные батареи на свой автомобиль. Но не торопитесь — всё не так просто!

Нюансы LFP

В мороз до -30° батарея способна только отдавать ток, а чтобы заряжать её, нужна температура больше 0°. И то здесь всё зависит от качества изделия и добросовестности производителя.

Второй момент — бортовое напряжение. Для зарядки LFP-аккумулятора оно должно нужно строго определённым (читайте инструкцию), как и время. Перенасыщение током ведеёт к быстрому сокращению ресурса изделия. Глубокий разряд батарея тоже не переносит. Поэтому придётся перепрошивать ЭБУ особым образом. Сколько это будет стоить — уже другой вопрос.

Тем не менее в тёплых регионах установка LFP вполне целесообразна.

На каких авто применяют литий-ионные АКБ

Стоит заметить,: эти изделия постоянно совершенствуются: год от года производители выдают модели аккумуляторов лучше прежних. Пожалуй, единственный параметр, который плохо поддается "модернизации", — цена. Она высока по-прежнему.

Тем не менее такие АКБ ставят не только на электрокары. Их можно встретить и на бензиновых авто: в основном, спортивных — например, дорогущих Porsche GT3/GT2 или McLaren MP4-12C. А простым автовладельцам остаётся надеяться, что скоро литий-ионные аккумуляторы станут лучше в плане эксплуатации и доступнее по цене.

Уточнения

Электрический аккумулятор — вторичный химический источник тока многоразового действия, который может быть вновь заряжен после разряда. Для заряда аккумулятора электрический ток пропускается в направ­ле­нии, об­рат­ном на­прав­ле­нию то­ка при раз­ря­де.

Литий-ионный аккумулятор (Li-ion) — тип электрического аккумулятора, который широко распространён в электронной технике и находит своё применение в качестве источника энергии в электромобилях и накопителях энергии в энергетических системах.