Что представляет собой технология натрий-ионных батарей
Литий-ионные батареи, ставшие основой электромобильной революции, все отчетливее обнажают свои слабые стороны, и автостроители вынуждены искать принципиально иные решения. Корреспондент портала «наш сайт» побывал в городе Якэши (Внутренняя Монголия, Китай), где компания Changan совместно с крупнейшим производителем аккумуляторов CATL официально представила многообещающую стратегию в области натрий-ионных батарей. Разбираемся, что стоит за громкими заявлениями и способна ли новая технология изменить расстановку сил на рынке.
Начнем с того, почему вообще возникла потребность в альтернативе литий-ионным аккумуляторам. Они, безусловно, стали двигателем электромобильной революции, но у этого самого двигателя есть серьезные конструктивные ограничения. Первое и, пожалуй, самое болезненное — стоимость.
Добыча лития сосредоточена в нескольких регионах: прежде всего в так называемом «литиевом треугольнике» Южной Америки (Аргентина, Боливия, Чили) и в Австралии. Процесс извлечения металла из рассолов или твердых пород энергоемок, экологически неоднозначен и, что критично для автопроизводителей, подвержен резким ценовым колебаниям. В 2022 году стоимость карбоната лития на мировых рынках взлетела до рекордных значений, и хотя затем последовала коррекция, волатильность никуда не делась. Для индустрии, которая стремится сделать электромобили доступными для массового потребителя, зависимость от дорогого и геополитически уязвимого ресурса — это стратегический риск.
Второй хронический недуг литий-ионных батарей — поведение на холоде. Все, кто интересуется темой электромобильности, знают: зимой заявленный запас хода превращается в фикцию. При температурах ниже -20°C литиевые ячейки теряют значительную часть емкости, а системы терморегулирования, призванные поддерживать батарею в рабочем диапазоне, сами потребляют немало энергии. Получается замкнутый круг: чем холоднее на улице, тем меньше реальный пробег и тем сильнее разочарование покупателя. Для таких рынков, как российский, это не абстрактная проблема, а вполне конкретный барьер для массового перехода на электротягу.
Наконец, безопасность. Литий-ионные батареи при механическом повреждении или внутреннем коротком замыкании способны войти в состояние теплового разгона — цепной реакции, которая приводит к возгоранию, а в худшем случае к взрыву. И сотни роликов в Интернете — тому подтверждение. Пожары электромобилей, хотя статистически и происходят реже, чем возгорания автомобилей с ДВС, каждый раз становятся громким инфоповодом и подрывают доверие потребителей.
Именно на этом фоне натрий-ионная технология выглядит не просто академическим экспериментом, а потенциально практичной альтернативой. Натрий — шестой по распространенности элемент в земной коре, он содержится в обычной поваренной соли и морской воде. Его запасы, в отличие от лития, практически неисчерпаемы и распределены по планете равномерно, что снимает вопрос геополитической зависимости. Стоимость сырья для натрий-ионных батарей существенно ниже, чем для литиевых аналогов, и это преимущество сохраняется вне зависимости от рыночной конъюнктуры.
Компания CATL работала над натрий-ионной технологией около десяти лет, и результатом стал продукт под названием Naxtra. Именно его интеграцию в серийный легковой автомобиль и продемонстрировали в Якэши. Первой моделью, которая получит натрий-ионную батарею, станет седан Changan Nevo A06 (он же Changan Qiyuan A06). Заявлено, что с аккумулятором емкостью 45 кВт·ч он может преодолеть более 400 км по китайскому стандарту CLTC. Выход такой «электрички» на рынок (правда, на китайский — в российских планах модели пока нет) намечен на середину 2026 года.
Цифры, которые приводят инженеры CATL, любопытны, хотя и требуют осторожного отношения до появления независимых подтверждений. Плотность энергии на уровне ячейки составляет до 175 Вт·ч/кг. Для натрий-ионной химии это действительно рекордный показатель, но он все еще уступает лучшим образцам литий-железо-фосфатных (LFP) батарей, не говоря уже о никель-марганец-кобальтовых (NMC) решениях, где плотность энергии может превышать 250 Вт·ч/кг. Проще говоря, при прочих равных натрий-ионная батарея будет тяжелее и объемнее литиевой для обеспечения того же запаса хода. Это объективное ограничение производители не скрывают, но рассчитывают компенсировать другими преимуществами.
И здесь мы подходим к главному козырю Naxtra — поведению на холоде. Согласно представленным данным, при -30°C мощность разряда натрий-ионной батареи почти втрое превышает аналогичный показатель LFP-аккумулятора при том же уровне заряда. При -40°C сохранение емкости остается выше 90%, а стабильная подача энергии обеспечивается вплоть до -50°C. Кстати, место проведения презентации было выбрано не случайно: Якэши расположен в одном из самых холодных регионов Китая, где зимние температуры регулярно опускаются ниже -40°C. Это не лабораторные условия, а реальная среда, в которой проводились тесты.
Если эти характеристики подтвердятся в ходе массовой эксплуатации, натрий-ионные батареи могут радикально изменить ситуацию на рынках с суровым климатом. Снижение потребности в сложных системах обогрева батареи означает не только экономию энергии, но и упрощение конструкции, а значит — потенциальное удешевление автомобиля.
Отдельная тема — безопасность. На мероприятии в Якэши были продемонстрированы результаты экстремальных испытаний, которые, по заявлению организаторов, превышают действующие национальные стандарты Китая. Полностью заряженные ячейки подвергались сжатию, прокалыванию гвоздем, сверлению и полному разрезанию. Ни в одном из случаев не было зафиксировано возгорания, взрыва, задымления или теплового разгона.
Более того, утверждается, что даже разрезанная ячейка продолжала подавать электроэнергию. Для литий-ионных батарей подобные сценарии, как правило, заканчиваются совсем иначе. И если натрий-ионная химия действительно обладает такой устойчивостью к механическим повреждениям, это может стать решающим аргументом для потребителей, обеспокоенных рисками возгорания.
Стоит отметить, что Changan Nevo A06 — не первый в мире электромобиль, в котором используются натрий-ионные батареи. Ранее отдельные китайские производители уже экспериментировали с этой технологией в малотиражных моделях. Однако масштаб заявленных планов Changan и CATL выходит за рамки эксперимента.
Тань Бэньхун, главный бренд-директор China Changan Automobile Group, заявил, что натрий-ионные батареи будут внедряться на машинах Avatr, Deepal и Uni. Тем временем Оуян Сяолун, главный инженер CATL по легковым автомобилям, сообщил изданию South China Morning Post, что в 2026 году планируется ввести в эксплуатацию более 10 000 натрий-ионных батарей, а к 2027 году довести объемы до сотен тысяч единиц.
В компании CATL при этом открыто признают, что натрий-ионные батареи призваны не заменить литий-ионные, а дополнить их. Речь идет о формировании двухкомпонентной экосистемы, где каждая химия занимает свою нишу. Литий-ионные решения с их более высокой плотностью энергии остаются предпочтительными для сегментов, где критичен максимальный запас хода при минимальном весе. Натрий-ионные батареи, в свою очередь, понадобятся там, где на первый план выходят стоимость, безопасность и всесезонность.
По мере развития цепочки поставок натрий-ионных компонентов прогнозируется увеличение запаса хода до 500-600 км для полноценных «электричек» и 300-400 км для гибридных машин (показатель дальности на чистой электротяге), что, по оценкам CATL, покрывает более половины потребностей рынка «экологически чистых» легковушек.
То, что было показано в Якэши — это, безусловно, перспективное направление. Натрий-ионная технология обладает набором привлекательных характеристик и прежде всего — для холодного климата и бюджетного сегмента. Однако ставить знак равенства между натрий-ионными и литий-ионными батареями пока рано, ведь остаются открытые вопросы.
Например, как новые батареи поведут себя в условиях реальной многолетней эксплуатации? Каков их ресурс в циклах заряда-разряда по сравнению с LFP? Как будет организована инфраструктура переработки натрий-ионных ячеек? Насколько быстро удастся масштабировать производство и действительно ли конечная стоимость электромобиля окажется ниже? Ответит только время и реальная практика массовой эксплуатации.
