CATL замахнулся на литий-воздушные батареи для 2000-километрового пробега BEV

10 ноября 2026

Несмотря на значительные сложности с разработкой и коммерциализацией литий-воздушных батарей их высочайшая плотность энергии привлекает таких гигантов как CATL

Отчет китайского технологического издания IT Home возобновил заявления о том, что литий-воздушные аккумуляторы могут обеспечивать запас хода электромобилей до 2000 км и достигать в пять раз большей плотности энергии, чем даже твердотельные аккумуляторы (SSB).

Их теоретическая удельная электро-химичесская энергия указывается на ровне ~3505 Вт·ч/кг (!).

Впрочем, этот показатель описывает электрохимический потенциал, а отнюдь не реальную производительность комплектной аккумуляторной батареи.

Партнер CATL – главый научный сотрудник Ву Кай, который определил литий-воздушную технологию как долгосрочное направление исследований на Equipment Powerhouse Forum 2026.

Более широкая дорожная карта разработки батарей CATL приближает натрий-ионные и полностью твердотельные технологии к коммерциализации, тогда как литий-воздушные аккумуляторы остается долгосрочной перспективой для исследований.

Пока что CATL не объявила целью создание серийного электромобиля на литий-воздушных АКБ с дальностью в 2000 км или график коммерческого запуска данной технологии.

Разрыв между теоретической плотностью энергии и реальными эксплуатационными характеристиками аккумуляторных ячеек пока что остаются значительными.

Управление подачей кислородая, химическая стабильность, перезаряжаемость и вспомогательное оборудование литий-воздушных батарей представляют собой значительные инженерные проблемы.

Как работают литий-воздушные батареи
Обычные литий-ионные аккумуляторы хранят литий внутри двух электродов, при этом ионы лития перемещаются между анодом и катодом во время зарядки и разрядки.

Литий-воздушные батареи используют металлический литий в качестве отрицательного электрода и кислород из окружающей среды в качестве положительного реагента.

Во время разряда литий реагирует с кислородом из воздуха, образуя пероксид лития (Li2O2) внутри пористого катода.

Зарядка обращает реакцию в обратном направлении, высвобождая кислород из воздуха и возвращая ионы лития на анод.

Забор кислорода снаружи ячейки вместо хранения положительного реагента в обычном катодном материале и дает высокую теоретическую удельную энергию электрохимического источника тока.

Часто цитируемая цифра в 3505 Вт·ч/кг (!) относится к теоретической реакции литий-пероксид и включает массу кислородного реагента.

Более высокие показатели, приближающиеся к 12 000 Вт·ч/кг (!!!), используют другую расчетную границу, исключающую массу кислорода.

Ни одна из них не отражает плотность энергии полноценной тяговой аккумуляторной батареи.

Электролиты, электроды, защитные компоненты и оборудование управления подачи воздуха добавляют вес и объем АКБ.

Лабораторный прогресс не решил проблему долговечности
Интерес автомобилестроителей к литий-воздушным аккумуляторам появился еще до исследований CATL.

Так, IBM запустила проект Battery 500 еще в 2009 году, нацелившись на металло-воздушную батарею, способную запасти запас энергии достаточный для пробега электромобиля в 500 миль (805 км) на одной зарядке.

Многонациональная исследовательская программа включала академических и промышленных партнеров, но не дошла до стадии коммерчески доступных тяговых аккумуляторов.

Более современные исследования рассматривают химические ограничения литий-воздушных аккумуляторов, особенно накопление разрядных продуктов внутри пористых катодов.

Отдельный результат получили от исследователей, связанных с Университетом Цзилинь и Китайской академией наук.

Так в исследовании 2024 года Advanced Energy Materials, сообщалось о оптимизированной конфигурации литий-воздушной ячейки, достигающей удельной емкости 757,5 Вт/кг с использованием полимерного гелевого электролита.

Исследователи также продемонстрировали 241 цикл в заданных лабораторных условиях с показателями 500 мА/г и 1000 мА•г/г.

Однако, это лабораторный результат, а не коммерчески подтвержденный рейтинг для тягового аккумуляторного блока.

Исследователи из Иллинойского технологического института и Аргоннской национальной лаборатории сообщили о другом подходе в статье Science от 2023 года.

Их твердотельная литий-воздушная архитектура использовала четырехэлектронную реакцию для образования оксида лития (Li2O), в отличие от более традиционного пути литий-пероксида.

Аккумулятор прошел не менее 1000 циклов зарядки-разряда при комнатной температуре.

Ее теоретический потенциал плотности энергии оценивался в 1200 Вт•ч/кг, также без измерений в качестве коммерческой ячейки.

Эти результаты показывают прогресс, выходящий за рамки теоретических расчетов, но разные химические элементы и соединения, операционные условия и границы измерений затрудняют прямые сравнения.

Пока что ни одно исследование не создало готовый к производству тяговый аккумулятор для легковых электромобилей (BEV).

Три инженерных блока проблем для легковых электромобилей
1. Управление подачей и качеством воздуха добавляет вес и сложность

Литий-воздушная батарея нуждается в кислороде, при этом сильно зависит от воздействия влаги и углекислого газа.

Эти загрязнители могут вызвать нежелательные реакции, которые разрушают литиев-анод, электролит и катод.

Влага может реагировать с металлическим литием, а углекислый газ может образовывать карбонат лития (Li₂CO₃).

Отложения внутри пористого катода могут ограничивать проникновение кислорода и снижать реальную емкость.

Поэтому тяговая АКБ потребует контролируемого забора воздуха, его фильтрации и управления влажностью, возможно, наряду с дополнительным газообрабатывающим оборудованием.

Эти компоненты добавляют вес и объем, одновременно потребляя энергию.

В исследовании 2023 года опубликованном в Journal of Energy Storage, были предложены механические системы для обеспечения функционирования для литий-воздушных батарей.

По оценкам, поддерживающее оборудование будет потреблять 5,4% запасенной энергии в предлагаемой конфигурации электромобиля.

2. Перезаряжаемость и эффективность остаются сложными вопросами
Перекись лития должна быть удалена из катода во время зарядки.

Обратная реакция разряда требует дополнительной энергии и может создавать активные виды кислорода, которые атакуют электролит и другие компоненты ячейки.

Эти побочные реакции способствуют потере емкости и ограниченному циклу эксплуатации.

Литий-металлические аноды также испытывают нестабильность при повторном осадке и удалении лития.

Высокая начальная плотность энергии, таким образом, не гарантирует надежной работы на протяжении сотен или тысяч циклов.

Более низкая эффективность заряда и разряда увеличивает потери энергии, необходимые для выработкиопределенного количества полезной электроэнергии.

Некоторые потери проявляются в виде тепла, увеличивая требования к тепловому управлению батареей, а оборудование для обработки воздуха добавляет дополнительное «паразитное» потребление.

Требования к охлаждению также должны учитываться наряду с весом аккумулятора, объемом и эффективностью автомобиля.

3. Плотность энергии АКБ не гарантирует динамику электромобиля
Специфическая энергия измеряет, сколько энергии аккумулятор накапливает на единицу массы, а объемная плотность – сколько она накапливает в данном объеме.

Удельная плотность мощности (Вт/кг) аккумулятора определяет, насколько быстро он может отдавать эту энергию.

Пассажирским электромобилям нужны все три компонента АКБ.

Батарея с исключительной удельной энергией, но низкой мощностью или низкой ее плотностью не подойдет автоматически для тяговой АКБ для транспортного средства.

Ведь батарея также должна обеспечивать достаточную мощность для разгона, обгона и продолжительного вождения, при этом помещаясь в стандартный корпус АКБ.

Даже замена батарей не решит эти ограничения.

Несмотря на то, что замена может осуществлять ротацию между транспортными средствами и зарядными станциями, но она не способна обратить химическое разложение, восстановить поврежденные электролиты или удалить необратимые отложения внутри деградированных электродов.

Литий-воздушные батареи и традиционные твердотельные литий-ионные батареи также остаются принципиально разными технологиями.

Ближайшие приоритеты развития CATL остаются натрий-ионными и полностью твердотельными аккумуляторами.

Литий-воздушные аккумуляторы все еще нуждается в значительных улучшениях по показателям прочности, мощности, управлению подачей воздуха, эффективности и полной системной комплектации, прежде чем, будет подтверждена его пригодность для легковых электромобилей.

Высотные дроны с длительным временем полета также иногда рассматриваются как потенциальные потребители для электрохимических систем с высокой удельной энергией.

Эту возможность не следует путать с подтвержденной программой развертывания CATL.

Пока что заявления об электромобиле с 2000-километровым пробегом отражают теоретическую возможность, а не реальные возможности литий-воздушного аккумулятора, которые CATL демонстрировала.

Превращение исключительного электрохимического потенциала литий-воздушной системы в надежный, перезаряжаемый и практичный тяговый аккумулятор остается гораздо более сложной задачей.

P.S. Тем не менее, исследования по литий-воздушному аккумулятору идут в разных компаниях и университетах, а невероятные цифры удельной энергоемкости (пусть в реальности и удастся достигнуть 1/5 или 1/4 от теоретической емкости), даже на фоне технологической сложности производства и конструкции батареи такого типа, все равно остаются весомым стимулом для таких аккумуляторных гигантов как CATL, который думает не только о технологиях сегодняшнего и завтрашнего дня, но и дня послезавтрашнего, когда придется электрифицировать поголовно весь транспорт, включая авиацию (хотя на дронах такие системы востребованы уже сегодня).

Подписывайтесь на наш Тelegram-канал и следите за обновлениями!
Подписаться.

Наш интернет магазин: irim3.ru

Загрузка