Китайці патентують шестигранну комірку для батереї електромобіля

У той час як Tesla завжди покладалася на круглі елементи для батареї електромобіля, німецькі виробники, зокрема, все ще використовують призматичні елементи або акумулятори-сумки. Китайський виробник акумуляторів і автомобілів BYD пішов іншим шляхом і працює над шестигранною коміркою.

Як це часто буває, інженери також надихаються природою при розробці нових технологій. Це, мабуть, одна з причин, чому була розроблена кругла комірка. Тому що тільки сферичний елемент дозволив би ще ефективніше використовувати об’єм і досягти кращої стабільності – у виробництві, однак, він незрівнянно складніший, ніж багаторічний фаворит акумуляторного світу – згортання в рулон. Однак це справедливо лише в тому випадку, якщо розглядати комірку окремо. З іншої сторони, якщо багато таких круглих елементів з’єднати разом, щоб сформувати акумуляторну батарею, утворюються зазори, які призводять до неефективного охолодження, використання місця для встановлення і, отже, до зниження щільності батареї.

Шестигранна акумуляторна комірка

Компанія BYD подала заявку на патент, який також вирішує цю проблему. Підхід і в цьому випадку натхненний природою. Ідея: шестикутна форма елемента, низка яких потім розташовуються у вигляді сот і таким чином може формувати внутрішню частину  батареї. Строго кажучи, шестигранна комірка насправді є шестигранною призматичною коміркою.

Особливо при погляді зверху швидко стає зрозуміло, яку перевагу дає таке розташування. Це пов’язано з тим, що зазори в порівнянні з круглими комірками більше не існують. Замість цього проміжки можна використовувати повністю, щоб, наприклад, ввести більше електроліту, що збільшує термін служби елемента. Крім того, шестигранна форма дозволяє сформувати більш стабільну акумуляторну батарею, яка має кращі протиаварійні властивості.

Що стосується розмірів, то в патенті BYD йдеться про висоту від 60 до 150 міліметрів і діаметр від 15 до 60 міліметрів. В іншому місці йдеться про висоту 90 міліметрів і діаметр 40 міліметрів. Згідно зі звичайною логікою, шестигранна комірка від BYD мала б називатися 9040.

Акумулятор 9040 Hexagon з технологією LFP

Незважаючи на те, що формат дещо відрізняється відкомірки 4680 у Tesla – американська система товстіша і менша – все одно варто порівняти. Це пов’язано з тим, що обидва елементи у багато разів більші, ніж звичайні круглі елементи на ринку. Шестигранний елемент BYD використовує технологію LFP (літій-залізо-фосфат). З іншого боку, елемент Tesla використовує класичну технологію NMC (нікель, марганець, кобальт). Комірка 4680 від Tesla має щільність енергії близько 244 Вт-год/кг. Дані для аналога BYD ще не опубліковані, але теоретично вони можуть становити до 290 Вт-год/кг.

Ще однією особливістю елемента 9040 Hexagon є плюсова і мінусова клеми батареї BYD. Клеми розташовані не зверху і знизу, як у багатьох інших батарей, а обидві зверху. Це саме по собі не є унікальним. Особливістю є шестикутна форма елемента. Негативний електрод розміщений посередині – поки що звично, але позитивний електрод розділений на три частини і розміщений на краю. Таким чином, елементи в акумуляторній батареї можна легше розмістити і захистити від короткого замикання.

Шестикутний формат комірок для більшої стабільності

До речі, про акумуляторну батарею: в патенті BYD говорить про алюмінієвий корпус, з якого побудована стільникова структура. Завдяки щільній упаковці BYD заявляє, що частка елементів складає від 80 до 90 відсотків всієї батареї. Інші акумуляторні батареї іноді мають лише близько 60 відсотків комірок в акумуляторній батареї від загальної площі. Плоска батарея Blade має довжину 96 сантиметрів, ширину 1,5 сантиметра і висоту 1,35 сантиметра. Згідно з розмірами 9040, акумуляторна батарея, що складається з шестигранних елементів, матиме щонайменше дев’ять сантиметрів у висоту, плюс простір для корпусу і охолодження. В цілому, акумуляторна батарея в цьому випадку все одно буде досить тонкою, оскільки акумуляторні батареї в моделях Mercedes EQ зазвичай перевищують 20 сантиметрів.

Ще одна перевага: стільникова структура також забезпечує надзвичайно високу стабільність і, таким чином, дозволяє використовувати конструкцію “елемент в пакеті” (CTP) або “елемент в корпусі” (CTC). Це означає, що окремі комірки спочатку не об’єднуються в модулі, які потім формують акумуляторну батарею електромобіля, а поміщаються безпосередньо в корпус акумулятора. Саме так Tesla використовує свої 4680 елементів, і BMW також планує те, що BMW називає концепцією “елемент до відкритого корпусу” для нового покоління акумуляторів, анонсованого для нового класу з 2025 року.