С трасс Формулы 1 на обычные дороги: Mercedes-Benz анонсировал твердотельные батареи для электромобилей
Несмотря на рост популярности электромобилей, потенциальных покупателей всё ещё отпугивает недостаточная автономность машин и длительное время зарядки батарей. Ключевым вариантов решения проблемы является развитие аккумуляторов — шаг в этом направлении сделал Mercedes-Benz.
Немецкий автогигант решил использовать свои наработки из Формулы 1, где не первый год выступает заводская команда Mercedes-AMG Petronas F1 Team, гибридные силовые установки и аккумуляторы для которой разрабатывает компания Mercedes AMG High Performance Powertrains (HPP).
Специалисты фирмы вместе с коллегами из Центра компетенции Mercedes-Benz по аккумуляторным системам и инженерами компании Factorial Energy, с которой они с 2021 года работают над инновациями в области батарей, сделали твердотельный аккумулятор для дорожного электромобиля. Первый прототип машины с литий-металлическим твердотельным аккумулятором на базе Mercedes-Benz EQS уже вышел на испытания.
Новые гибриды Audi: разбор технологии MHEV plus
Твердотельные аккумуляторы являются перспективной технологией для электромобилей. Такие батареи используют твёрдый электролит вместо жидкого, что повышает безопасность элементов и позволяет использовать новые аноды, такие как литий-металл, тем самым значительно превосходя обычные литий-ионные элементы по эффектвиности. Инновационные аккумуляторы в сочетании с литий-металлическим анодом обеспечивают плотность энергии следующего уровня.
Твердотельная технология имеет потенциал для увеличения гравиметрической плотности энергии (она же удельная энергия, то есть сколько энергии запасено на единицу массы батареи) для аккумуляторов транспортных средств до 450 Вт·ч/кг, что увеличивает дальность поездки без позарядки.
Этот показатель имеет решающее значение для оценки эффективности и производительности аккумуляторных ячеек, особенно там, где вес является критическим фактором — например, в электромобилях. Технология твердотельных аккумуляторов снижает вес батареи, одновременно повышая безопасность ячеек.
«Мы первые, кто успешно интегрировал литий-металлические твердотельные батареи в платформу серийного транспортного средства, что знаменует собой историческое достижение в области электромобилей. Этот прорыв демонстрирует, что технология твердотельных батарей вышла за рамки лаборатории и вошла в реальное применение», — заявил генеральный директор и соучредитель Factorial Energy Сию Хуан.
Летом 2024 года Factorial Energy поставила литий-металлические твердотельные аккумуляторные элементы с фирменными твердотельными платформами FEST (Factorial Electrolyte System Technology) для Mercedes‑Benz, что стало первым случаем постаок литий-металлического твердотельного аккумулятора для глобального автопроизводителя.
Вместе с экспертами по автоспорту из HPP Центр компетенции Mercedes‑Benz по аккумуляторным системам разработал прототип твердотельной батареи с ячейками от Factorial Energy, которую удалось интегрировать в автомобиль для ездовых испытаний. Твердотельная батарея от Mercedes‑Benz оснащена инновационным плавающим держателем ячеек, на который уже выдан патент.
Электромобили и гибриды: основные виды, их плюсы и минусы
Когда батарея заряжается, материалы расширяются, а когда она разряжается — сжимаются. Изменение объёма в твердотельных ячейках относится к расширению и сжатию материалов внутри батареи во время зарядки и разрядки. Для поддержки ячеек во время этих изменений объёма твердотельная батарея Mercedes‑Benz оснащена пневматическими приводами, которые взаимодействуют с изменением объёма ячейки во время зарядки и разрядки, что влияет на производительность и срок службы батареи.
Твердотельная батарея в автомобиле на базе EQS обеспечивает до 25 % больше дальности хода по сравнению с тем же весом и размером батареи соответствующей стандартной батареи EQS. Дополнительная эффективность веса и энергии достигается за счёт пассивного охлаждения батареи. Ожидается, что перспективный электромобиль будет иметь запас хода более 1000 км (620 миль). Для сравнения: с ёмкостью аккумулятора 118 кВт·ч текущий EQS 450+ уже предлагает запас хода более 800 км (497 миль).
«Разработка твердотельной батареи промышленного масштаба производства подчеркивает нашу приверженность инновациям и устойчивому развитию. Поэтому мы рады объявить, что начали дорожные испытания с прототипом транспортного средства, оснащенного этой передовой технологией. Мы получим важные сведения о возможной серийной интеграции этой передовой технологии аккумуляторов», — подчеркнул член правления Mercedes‑Benz Group AG, главный технический директор по разработкам и закупкам Маркус Шефер.
После интенсивных испытаний на различных испытательных стендах прототип твердотельного аккумулятора был интегрирован в Mercedes-Benz EQS в конце 2024 года. Полностью электрический автомобиль от Mercedes-Benz был немного модифицирован для установки новой батареи, получив все необходимые аксессуары для её эксплуатации. Первые лабораторные испытания транспортных средств уже прошли в Штутгарте в конце 2024 года для подготовки к дорожным испытаниям, которые начались в феврале 2025 года.
В течение следующих нескольких месяцев Mercedes-Benz продолжит тестирование твердотельного аккумулятора и его общей производительности в электромобиле с помощью обширных лабораторных и дорожных испытаний, чтобы оценить его эффективность в реальных условиях и понять перспективы разработки в массовом производстве.