zilm (zilm) wrote,
zilm
zilm

Увеличение емкости аккумуляторов

Объемы продаж подключаемых автомобилей растут год к году (548 000 авто за 2015 год против 124 000 тремя годами ранее), и уже прошло где-то 4-5 лет с того момента, когда электромобили и плагин-гибриды появились в текущем виде. Nissan Leaf начали продавать в 2011-ом, Mitsubishi i-Miev в 2010-ом, Chevrolet Volt в 2011-ом. Это те автомобили, с которых по сути началась вся история электромобилей и плагин-гибридов, способных конкурировать с традиционными авто с ДВС после долгого перерыва.


Bloomberg прогнозирует, что доля плагин-гибридов будет
расти до 2030 года, а потом начнёт падать.


Плагин-гибриды - подвид в любом случае проходной: сложная конструкция, большой вес. Это идея, которая добавляет в сектор инвестиции, пока инфраструктура развивается, а засунуть в автомобиль большую батарею возможно лишь в дорогом сегменте. Даже сейчас они держат лишь долю в 40% от подключаемых автомобилей (2015 г.), и с каждым годом по мере развития электромобилей и расширения инфраструктуры становятся менее привлекательными. Пытаясь разобраться, что произойдёт в перспективе их можно смело игнорировать. Другое дело, электромобили.


Историческое увеличение удельной ёмкости литиевых батарей.


Две основных проблемы электромобилей - малый запас хода и цена. Более того, запас хода несколько привязан к цене. В Tesla Model S в силу бюджета можно поставить батарею на 90 кВтч, а вот в Nissan Leaf уже нет. Но прогресс идёт, и интересно посмотреть, что уже поменялось, и что поменяется в ближайшее время. Когда электромобили стартовали несколько лет назад, речь шла о том, что исторически удельная ёмкость аккумуляторов с литиевой химией растёт на 8% в год или удваивается раз в 9 лет. Если смотреть на изменения в реальных автомобилях, половина этого срока прошла, но прогнозируемых +47% совсем не видно.


В модуле 85 кВтч аккумулятора Tesla Model S вряд ли было
свободное место для дополнительних элементов.


Выросла ёмкость у батареи Tesla Model S за 3 года: вместо 60 кВтч теперь 70 кВтч (+17%), а 85 кВтч заменили 90 кВтч (+6%). Предыдущие версии аккумуляторов прекратили выпускать, и это выглядит как качественное улучшение. Но если в случае с 85 кВтч моделью это улучшение литиевых элементов, сразу речь шла о том, что в модуле места больше нет, то 70 кВтч версия, скорее всего, получила большую по массе батарею, хотя и трудно найти официальное подтверждение этому. По весу 70 кВтч версия автомобиля стала тяжелее всего на 5 кг (Wikipedia), но изменения в автомобиле происходят постоянно даже в течении одного года, и вряд ли это вся прибавка в весе. Дополнительный аргумент в том, что если были использованы новые элементы с 17% большей удельной ёмкостью, то почему 85 кВтч версия не выросла до 100 кВтч?


Блок модуля Tesla Model S вблизи. Плоская охлаждающая
трубка змейкой опоясывает все элементы.


Но Tesla можно понять и простить, она сразу использовала state-of-the-art элементы. С этой позиции расти гораздо сложнее. К тому же, компания могла использовать элементы с худшими характеристиками по ресурсу, чем конкуренты: 1000 циклов для Model S - это 420 000 км по EPA, а для Nissan Leaf - 130 000 км. Последние же несколько лет движение в секторе больше шло в сторону увеличения ресурса, улучшения надёжности и снижения цены. Рекорды по удельной ёмкости 2012 года не сдвинулись ни на йоту.


Nissan предпочитает элементы покрупнее.


В этом году увеличили размер батареи и у Nissan Leaf, с 24 кВтч до 30 кВтч. Правда, ниссановцы оставили пока и старый вариант. Батарея потяжелела всего на 21 кг, так что прирост по удельной ёмкости тоже был, но он заметно меньше, чем 25% увеличения ёмкости. Расход вырос меньше, чем на 2%, так что конечному потребителю в принципе должно быть пофиг, за счёт чего это достигнуто. Но такая батарея не доступна в базовой комплектации, а две других подорожали примерно на 2 тысячи долларов.


У Chevrolet Volt pouch cells.


У плагин-гибридов всё развивалось точно так же: если рассматривать Chevrolet Volt, в 2011 году у него была батарея 16 кВтч, а сейчас - 18.4 кВтч (+15%).


Аккумуляторный модуль Volkswagen e-Golf.
Я его слепила из того что было.


Что касается электромобилей от других производителей, они ещё не прибавили в батарее, но все заявили о том, что ёмкость батареи будет увеличена в 2017 году. Притом, если речь идёт об американском рынке и это модельный год, такие машины появятся в продаже уже в конце этого года. Так, BMW i3 получит на 50% больший запас хода, Volkswagen e-Golf на 30%, Ford Focus Electric на 30%, у Kia Soul EV тоже увеличится батарея.


Hyundai Ioniq. Кажется, Prius сейчас не лучший объект для подражания.


Те, кто только заходят на рынок, например, Hyundai Ioniq, уже получат батарею больших размеров, чем было принято несколько лет назад. По сути, средний размер в самом дешёвом сегменте смещается с 20-24 кВтч на 28-30 кВтч, и практически все электромобили выходят из 120-150 км по наиболее реалистичной методике оценки EPA по запасу хода в область 160-190 км. Через год-два никто не будет выпускать электромобили с батареей меньше 30 кВтч, кроме каких-то совсем экзотических решений.


В Chevrolet Bolt, как и в Tesla, всё запихают под пол.
Сразу видно чисто электрическую платформу.


Одновременно, в 2018 году (очень мало верится, что в 2017 году будут произведены больше нескольких сотен таких автомобилей) появятся Tesla Model 3 и Chevrolet Bolt от $35к в США с запасом хода по EPA в 320 км и в два раза большей батареей ёмкостью 50-60 кВтч. К этому моменту эти два сегмента, видимо, как то разойдутся: будут авто от $29к с запасом хода в 160+ км и от $35к с запасом хода в 320 км.


А цена на аккумуляторы хорошо падает. Те, кто даёт
прогноз в $500 на 2020 год особо доставляют.


Получается, что рост удельной ёмкости в данный момент буксует, за 4 года в среднем в автомобилях она возросла меньше, чем на 10%, но производители готовы увеличивать емкость батареи процентов на 25 за такой период. Снижение цены на аккумуляторы позволяет им, по крайней мере, не увеличивать цену за это. Такими темпами нижний сегмент доползёт до 300 км лет за 10, ко второй половине следующего десятилетия. Где-то он видимо нащупает то место, когда следующее увеличение ёмкости батареи даст сильно меньший прирост числа потенциальных покупателей, чем предыдущий и с этого момента начнёт играть на понижение цены. Или же эти процессы будут идти параллельно с разной скоростью.


Bloomberg Energy вообще неплохо ставит на падение цены.


В любом случае, мало причин не рассчитывать на то, что через 10 лет в продаже будут электромобили с запасом хода больше 300 км и ценой в штатах от $25 000. 300 км с лихвой покрывает нужды тех, кто не ездит на дальние расстояния, за исключением профессионалов, типа таксистов. Даже с учётом психологических заморочек и климата вплоть до сибирского. При наличии развитой зарядной инфраструктуры, такой запас хода позволяет и с небольшим дискомфортом перемещаться между городами на дальние расстояния. Похоже, что где-то с этого момента дальнейший прирост запаса хода не будет главной проблемой электромобилей.

PS: Про Battery Breakthrough. Новые технологии это не про то, как завтра всё перевернут с ног на голову. Возьмите любую современную технологию, будь то SSD или OLED, или что-то ещё. Новая технология это про то, что есть, куда двигаться, когда возможности для совершенствования старой технологии исчерпаны. Но это больно, дорого и долго. Так и удельную ёмкость больше 300 Втч/кг мы, видимо, увидим не на текущих массовых литиевых химиях.
Tags: tesla, электромобили, электромобили и плагин-гибриды
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 64 comments
Как раз сегодня читал о слухах касательно 100 КВтч батареи
http://electrek.co/2016/03/05/tesla-hacker-musk-replies/

И второе- что вы думаете о призматических батареях?
Судя по тому, сколько Model X жрёт с прицепом, они просто обязаны в ближайшее время подтянуть батарею, хотя 10% там погоды много не сделает. Но я тоже думаю что через год где-нибудь увеличат, непонятно только как. Сейчас ради интереса нашёл вес батареи Galaxy S6, получается 258 Втч/кг, а это те же цифры что были в 2011-2012 годах в продакшен батареях. И у производителей смартфонов возможности платить гораздо больше, чем у автопроизводителей, особенно для топовых моделей.

Я как понимаю, у призматиков меньше удельная ёмкость, но делать модуль дешевле. Все немцы и Leaf идут по этому пути. Инженерно это более разумно чем городить огород из 7 тысяч маленьких элементов, но пока давит низкая удельная ёмкость. У Tesla 2012 была удельная ёмкость на модуле 156 Втч/кг, у Nissan Leaf 81 Втч/кг. Сейчас призматики уже перешли 200 Втч/кг, натыкался на спеки таких модулей. Это уже близко.

zilm

1 year ago

bad_cmpany

1 year ago

zilm

1 year ago

bad_cmpany

1 year ago

zilm

1 year ago

zilm

1 year ago

на vaporware сильно уж похоже
Держите ссылку:http://www.elmundo.es/motor/2016/02/11/56bc7d6aca4741e31e8b461f.html про революцию
ну посмотрим, чем это окончится через год
не так много времени осталось

isemaster

1 year ago

Спасибо, пишите почаще.

Anonymous

March 9 2016, 01:45:12 UTC 1 year ago

http://www.nanoflowcell.com/
http://motor.ru/news/2016/03/04/quantino/

Как оцениваете потоковые батареи?
Сможет Quantino конкурировать с Теслой?
Подождём, материализуется ли он когда-нибудь. Я не натыкался на flow-аккумуляторы с удельной емкостью больше, чем у обычных. Обычно это стационарные решения с низкой удельной емкостью.
Каждый год всплывают сотни технологий, но практически ничего не удерживается на плаву. Вообще любую технологию надо отслеживать, но инкубационный период у реальных технологий ДОЛГИЙ.

Вот всплыли уже давным-давно литий-железо-фосфатные, но смогли занять только небольшую нишу и только в последние годы (хотя и очень устойчивую). А понадобилось на это 20 (!) лет. В апреле этого года уже протухает первый патент на них.
Ох, классная статья. Репостну?
Без проблем ☺
имхо, в плане комфорта-дискомфорта большее значение имеет время заправки и плотность покрытия станций, чем запас хода

при возможности заправицца за 5-10 минут 150 км хода не особо напрягают, всё равно надо делать перерывы, если же надо втыкать на несколько часов, то и 300 маловато будет

А где литий для акков в таких количествах взять Блюмберг не пишет?
Да там история чем то напоминающая нефтяную. Есть варианты которые при текущих ценах разрабатывать невыгодно. Появится такой спрос, начнут разрабатывать и совершенствовать технологии для удешевления добычи. Запасы лития огромные, вопрос лишь в сложности извлечения текущими способами.

shurikk77

1 year ago

zilm

1 year ago

max_andriyahov

1 year ago

shurikk77

1 year ago

max_andriyahov

1 year ago

igor_sabadah

1 year ago

shurikk77

1 year ago

Alexey Popkov

1 year ago

augustdoom

1 year ago

zilm

1 year ago

Маск уже полгода сушит соль в Неваде, как раз через год к запуску Гигафабрики пойдет первый литий

shurikk77

1 year ago

max_andriyahov

1 year ago

Чем больше энергии будет запасено в аккумуляторе, тем больше он будет похож на кусок взрывчатки. 300вт/кг уже как-то стремновато. В 80квт/ч столько же энергии
сколько в 40 кг нитроглицерина, и это не бензин, которому на килограмм надо еще 15 воздуха подтянуть, у этого все с собой, только процесс запустить...
откуда у вас такие цифры, обоснуйте
>"Но прогресс идёт, и интересно посмотреть, что уже поменялось, и что поменяется в ближайшее время. Когда электромобили стартовали несколько лет назад, речь шла о том, что исторически удельная ёмкость аккумуляторов с литиевой химией растёт на 8% в год или удваивается раз в 9 лет. "
-----------
Юноша, Вы живете совсем недавно и вполне предсказуемо страдаете чрезмерным оптимизмом.
Вот что меня особенно прикалывает в новом поколении - так это святая вера в то, что "прогресс" способен преодолевать законы физики!

Вынужден Вас огорчить. У электроаккумуляторов нет будущего! Не полетят электролайнеры и ноутбуки не станут работать год без подзарядки. На аккумуляторах.
Все закончится очень скоро.
Надо было учить теорию, законы физики.
Аккумулирование энергии базируется на ионном переносе заряда. Этот принцип очень хорошо работает в биологии, где требуется слабоэнергетический уровень взаимодействия. Но для обеспечения мощности он не годится - электроны переносятся медленно и накапливаются с низкой плотностью. Тут нет никаких, даже теоретических лазеек. Просто нужно понять - ионный уровень энергетически крайне низок!
На порядок эффективнее термодинамика и химические реакции, то есть горение.
Еще более эффективен ядерный уровень. Но он неудобен в режиме пользования "по потребности".

Поэтому, если говорить о энергетике автомобилей, самолетов, ракет - альтернативы топливным установкам нет и скорее всего не будет никогда.
Поэтому в прогрессе преуспеют те ученые - кто занимается синтезом чистого бензина и других видов топлива.
Правильная энергетика будущего будет такой: мощные ядерные реакторы непрерывно вырабатывают электро- или тепловую энергию, которая практически вся сразу расходуется на синтез чистого топлива.
Про всякие синтезы не знаю не вникал.
Но то что все эти Теслы на аккумуляторах это не будущее, а скорее прошлое -тут с вами согласен.

pavel_ladikov

1 year ago

igor_sabadah

1 year ago

pavel_ladikov

1 year ago

igor_sabadah

1 year ago

pavel_ladikov

1 year ago

тут с вами сложно не согласиться
напишите Илону Маску, ему наверняка нужен грамотный консультант

pavel_ladikov

1 year ago

zilm

1 year ago

pavel_ladikov

1 year ago

Встречал вариант процесса съема электричества с энергии окисления металла. Получается этакая воздушно-металлическая батарейка, которую надо будет заменять на заправках. Окисленный материал на регенерацию, что конечно не совсем зарядка.

pavel_ladikov

1 year ago

Ну вот и не прошло полгода, как емкость батарей Tesla вновь увеличили без увеличения массы, а значит статья потеряла актуальность.
массу увеличили
там перетрясли компоновку модуля, ячейки те же

http://insideevs.com/tesla-launches-model-s-p100d-model-x-p100d/
“It’s a pretty big change in the battery module and pack technology. It’s a complete redo on the cooling architecture.” JB Straubel, CTO from the conference call

http://insideevs.com/tesla-model-s-85-kwh-battery-pack-volumetric-efficiency-left-room-for-improvement/
“The cell is the same – but the module and pack architecture has changed significantly in order to achieve adequate cooling of the cells in a more energy dense pack, and to make sure that we don’t have cell to cell combustion propagation” – Tesla CEO Elon Musk from the conference call on the new 100 kWh options.

pra_do

9 months ago