Электромобили, способные проезжать до 800 миль на одной зарядке, звучат почти неправдоподобно. Представьте поездку от одного конца страны до другого без остановок у зарядной станции.

Именно такую реальность обещают твердотельные аккумуляторы, превращая дальние поездки из исключения в привычное дело. Но насколько близко это будущее на самом деле?

Революция запаса хода

Компания Chery Automobile привлекла внимание рынка, представив прототип твердотельной батареи с плотностью энергии около 600 ватт-часов на килограмм. Это почти вдвое выше показателей 200–260 ватт-часов на килограмм, характерных для современных никельсодержащих литий-ионных аккумуляторов, используемых в моделях с увеличенным запасом хода. В теории такая плотность позволяет обеспечить до 1 300 километров, или примерно 800 миль, пробега без подзарядки в реальных условиях.

Плотность энергии отражает, сколько полезной энергии аккумулятор способен хранить относительно своей массы. Чем выше этот показатель, тем больший запас хода можно получить при той же массе либо сохранить прежний пробег, снизив вес батареи. Для водителей это означает меньше остановок, больше пространства для пассажиров и багажа, а также лучшую динамику за счёт снижения массы автомобиля.

Почему именно твердотельные аккумуляторы

Традиционные литий-ионные батареи используют жидкий или гелеобразный электролит, который чувствителен к перегреву и потенциально пожароопасен. В твердотельных аккумуляторах его заменяет твёрдый электролит, обеспечивающий более высокую термическую стабильность и существенно снижающий риск возгорания. Для электромобилей, где безопасность и надёжность имеют первостепенное значение, это особенно важно.

По имеющимся данным, прототип Chery успешно прошёл жёсткие испытания, включая механические повреждения, без признаков возгорания. Такая устойчивость критична при серьёзных авариях или случайных проколах элементов. Негорючий твёрдый электролит способен превратить потенциально опасную ситуацию в практически незаметную для пассажиров.

Ещё одно важное преимущество — гибкость компоновки. Твёрдый электролит позволяет создавать элементы питания более разнообразной формы, не ограничиваясь стандартными прямоугольными или цилиндрическими ячейками. Это даёт конструкторам дополнительную свободу при проектировании автомобиля, позволяя эффективнее сочетать запас хода, объём салона и требования пассивной безопасности.

Кроме того, твердотельные батареи открывают возможности для значительно более быстрой зарядки. Благодаря стабильной структуре переноса ионов такие аккумуляторы теоретически способны выдерживать более высокие токи без перегрева и ускоренного износа. По оценкам, время зарядки может сократиться в четыре–шесть раз, превращая длительные остановки в короткую паузу.

Гонка за серийным производством

Несмотря на впечатляющие результаты, технология Chery пока не готова к массовому производству. Согласно доступной информации, пилотная программа намечена на 2026 год, а более широкое внедрение — на 2027 год при условии успешного масштабирования. Если эти сроки будут соблюдены, компания может одной из первых вывести твердотельные аккумуляторы в серийные автомобили.

При этом Chery далеко не единственный участник гонки. Крупные мировые автопроизводители активно инвестируют в аналогичные разработки. Особенно выделяется Toyota, обладающая более чем тысячей действующих патентов в области твердотельных аккумуляторов. Компания уже объявила о партнёрствах с энергетическими компаниями и планирует вывести модели с такими батареями ближе к концу десятилетия.

Громкие обещания

Сторонники технологии рисуют картину серьёзных изменений: электромобили станут легче, будут быстрее заряжаться и проезжать значительно большие расстояния. В таком случае государственные стимулы утратят ключевое значение, поскольку продукт станет привлекательным сам по себе. Для многих потенциальных покупателей исчезнут основные опасения, связанные с запасом хода, временем зарядки и безопасностью.

Однако аналитики призывают сохранять реалистичный взгляд. Существенный прогресс ожидается, но без мгновенных чудес. Если сегодня литий-ионные батареи обходятся примерно в 80 долларов за киловатт-час на уровне аккумуляторного блока, первые твердотельные решения, вероятно, будут значительно дороже. По оценкам экспертов, их стоимость на начальном этапе может превышать текущие показатели в 2,5–3 раза из-за новых материалов и невысокой эффективности производства.

Даже показатели энергоёмкости требуют осторожной интерпретации. Теоретически твердотельные элементы могут достигать около 900 ватт-часов на литр, тогда как современные литий-ионные — порядка 400. Рост значительный, однако на уровне готового аккумуляторного блока часть преимущества нивелируется системами охлаждения, усилением конструкции и элементами безопасности.

Жёсткая реальность

Многие учёные скептически относятся к скорой коммерциализации полностью твердотельных аккумуляторов, не содержащих жидких компонентов. На границах твёрдых слоёв часто возникают проблемы с контактом, микротрещины и рост металлических структур, способных повредить электролит и вызвать короткое замыкание. Решение этих задач в лабораторных условиях уже представляет сложность, а при промышленном производстве — тем более.

К инженерным трудностям добавляются проблемы масштабирования. Многие перспективные химические составы основаны на сульфидных электролитах, которые дороги и требуют аккуратного обращения. Пока технологические процессы не будут отработаны, производство останется затратным, а уровень брака — высоким. Именно поэтому ожидается, что первые твердотельные батареи появятся в премиальных моделях.

Тем не менее потенциал технологии остаётся огромным. Замена графитовых анодов на металлический литий теоретически способна кратно увеличить плотность энергии на уровне материалов. В отрасли это описывают как сокращение объёма накопителя с размера баскетбольного мяча до теннисного при сохранении того же запаса энергии. Неудивительно, что инвестиции в исследования и разработки в этой области уже исчисляются миллиардами.

Чего ожидать дальше

Наиболее реалистичные прогнозы указывают на постепенное внедрение технологии. В конце 2020-х годов ожидается рост числа прототипов и ограниченных серий, а в начале 2030-х — расширение применения в дорогих моделях. Даже к середине следующего десятилетия традиционные литий-ионные аккумуляторы, по прогнозам, будут сохранять доминирующее положение, тогда как твердотельные займут лишь часть рынка.

При этом нельзя забывать об инфраструктуре. Рост числа электромобилей, быстрых зарядных станций и других энергоёмких технологий создаёт серьёзную нагрузку на электросети. Прорывные аккумуляторы увеличивают запас хода и сокращают время зарядки, но сами по себе не решают вопросы генерации и распределения электроэнергии.

В итоге картина складывается из воодушевления и необходимости терпения. Твердотельные аккумуляторы действительно способны сделать электромобили безопаснее и легче, превратив поездки на 800 миль без подзарядки в привычное явление. Однако для массового распространения этой технологии наука, производство и инфраструктура должны развиваться синхронно.