Аккумулятор остается одним из ключевых компонентов электромобиля, а совершенно разные требования к производительности, экономичности и эксплуатации обуславливают необходимость широкого спектра других аккумуляторов, которые, вероятно, потребуются в каждом секторе.

В отчете IDTechEx «Электромобили: наземные, морские и воздушные 2025-2045» рассматриваются 11 различных секторов автомобильной промышленности.

На графике показан диапазон максимальной мощности двигателя и емкости аккумуляторов, что подчеркивает разнообразные потребности в батареях в транспортном секторе. Источник: IDTechEx.

Свинцово-кислотные аккумуляторы (Pb): низкая плотность энергии, но дешевая и хорошо отработанная технология.

Хотя большая часть дискуссий об аккумуляторах для электромобилей сосредоточена на литий-ионных батареях, исследование IDTechEx показывает, что свинцово-кислотные батареи широко используются в микромобильности. Электрические двухколесные (E2W) и трехколесные (E3W) транспортные средства очень популярны в Китае, Индии и Юго-Восточной Азии, где их низкая стоимость и небольшие размеры делают их идеальными для передвижения в плотной городской среде. Фактически, по данным IDTechEx, в 2024 году электромобильная микромобильность (E2W, E3W, микроавтомобили) превзошла по продажам электромобили. Свинцово-кислотные батареи дешевы и легкодоступны, но имеют значительно меньшую плотность энергии, чем литиевые батареи. Тем не менее, на данный момент их низкая стоимость является решающим фактором, что приводит к широкому распространению свинцово-кислотных батарей в электромобильности. IDTechEx ожидает, что изменения в политике на основных рынках (таких как Китай и Индия) будут способствовать внедрению литий-ионных батарей, но свинцово-кислотные батареи, вероятно, сохранят значительную долю рынка в будущем. Микромобильность — единственный сектор электромобилей, который использует эту технологию батарей, существующую уже несколько десятилетий, в больших масштабах.
Секторы, за которыми стоит следить: E2W, E3W

Литий-ионно-фосфатные батареи (ЛФФБ): где стоимость имеет первостепенное значение, а автономность — второстепенное.

Запас хода электромобилей считается одной из главных проблем с момента их появления на рынке. Это привело к разработке и внедрению более крупных батарей с более высокой плотностью энергии для решения этой проблемы. Однако исследования IDTechEx отслеживают растущее распространение литий-ионных фосфатных (LFP) батарей в различных секторах. По сравнению с типичной никель-марганцево-кобальтовой (NMC) батареей, LFP использует более дешевое сырье, что позволяет получить более доступный по цене элемент за счет снижения плотности энергии. На автомобильном рынке это направление возглавляет компания BYD в Китае, которая внедрила новые конструкции батарейных блоков для максимизации производительности LFP при сохранении ценовых преимуществ, что приводит к снижению стоимости автомобилей. В коммерческом секторе такие транспортные средства, как грузовики, автобусы и фургоны, стремятся к более низкой общей стоимости владения (TCO) по сравнению с их дизельными аналогами для достижения массового распространения. Для многих из этих автомобилей больший размер позволяет интегрировать больше маломощных батарей (LFP), компенсируя снижение запаса хода (но также и увеличение веса). Секторы и регионы остаются разделенными: по данным IDTechEx, рынок электробусов почти полностью состоит из легковых автомобилей, в то время как европейский рынок автобусов гораздо более фрагментирован: около трети составляют легковые автомобили, а остальная часть — автомобили с немаркированной трансмиссией.
Секторы, за которыми стоит следить: автомобили эконом-класса, автобусы, грузовики и фургоны.

Никель-марганец-кобальт (NMC): где производительность имеет ключевое значение.

До недавнего времени никель-марганцево-кобальтовые (NMC) катоды были доминирующими на рынке электромобилей, предлагая самые высокие плотности энергии среди всех доступных в настоящее время элементов. Это делает их идеальным выбором для применений, где запас хода имеет ключевое значение. К ним относятся автомобили высокого класса/ориентированные на производительность, где клиенты хотят увеличить запас хода. Автомобили — не единственные транспортные средства, требующие большого запаса хода. Некоторые грузовики и автобусы с фиксированными маршрутами также потребуют NMC-катодов с высокой плотностью энергии, как и некоторые электропоезда, которые должны работать на длинных участках вне неэлектрифицированных путей. Другие сектора включают те, где общий вес транспортного средства должен быть ограничен по эксплуатационным причинам, такие как развивающаяся индустрия электрических самолетов вертикального взлета и посадки (eVTOL).
Секторы, за которыми стоит следить: автомобили высокого класса, междугородние автобусы/грузовики, электропоезда, eVTOL.

Оксид титаната лития: где приоритетом является срок службы.

Плотность энергии — лишь один из аспектов производительности батареи. Срок службы также значительно варьируется в зависимости от химического состава. Для автомобиля запас хода в 350 км и срок службы в 1000 км теоретически должны обеспечить срок службы батареи в 350 000 км (без учета деградации уровня заряда). Однако это значительно превышает типичные требования для автомобилей, и исследования IDTechEx указывают на ряд областей применения электромобилей, где этого может быть недостаточно. Ожидается, что карьерные самосвалы станут одними из самых крупных наземных транспортных средств, которые будут электрифицированы (требуется до 1 МВт·ч/1000 кВт·ч емкости батареи). Из-за высоких эксплуатационных требований в течение всего срока службы транспортного средства потребуется несколько батарей. В таких областях применения преимущества приобретают химические составы со сверхвысоким сроком службы (такие как оксид титаната лития и LTO), даже за счет снижения плотности ячеек.
Сферы применения, которые следует рассмотреть: карьерные самосвалы и некоторые виды строительной техники.

Помимо доступных в настоящее время батарей: коммерческая авиация.

Аккумуляторная промышленность постоянно развивается, улучшая плотность элементов, более безопасный химический состав и снижая производственные затраты — устойчивая тенденция последних лет. Некоторые аспекты транспорта остаются за пределами возможностей современных технологий. Хотя в отчете «Электромобили: наземные, морские и воздушные 2025-2045» указывается на возможность электрификации гражданской авиации с использованием современных аккумуляторов, узкофюзеляжные и широкофюзеляжные коммерческие самолеты по-прежнему находятся за пределами возможностей существующих технологий. Аккумуляторы просто слишком тяжелы для жестких ограничений по взлетной массе большинства самолетов, и требуются значительные улучшения в показателе Вт·ч/кг. Уникальный рабочий цикл самолетов также представляет собой проблему, поскольку во время взлета и посадки требуются огромные импульсы высокой мощности.

Электромобили бывают самых разных форм и размеров, а также с различным режимом работы. Следовательно, для этих секторов будет и дальше использоваться широкий ассортимент батарей, и маловероятно, что будет применяться универсальный подход к батареям для электромобилей.

Автор: Мика Такахаши, технологический аналитик компании IDTechEx