Заезд на твердом теле

В начале этой недели компания BYD в своем официальном заявлении для инвесторов анонсировала начало серийного выпуска твердотельных батарей «ограниченными партиями» к 2027 году. Впрочем, каких-либо технических деталей в анонсе не было, но, судя по более ранним комментариям специалистов BYD, речь, по всей видимости, идет о разработке компанией сульфидных твердых электролитов, которые обещают превосходную проводимость, повышенную безопасность и значительно более высокую энергоемкость.

И предполагаемый технологический прорыв BYD и ее партнеров, вероятно, обусловлен тем, что они перестали искать «идеальную формулу» материалов и сосредоточились на базовой архитектуре ячейки, сочетающей лучшие свойства полимеров и сульфидов, а также на эффективной адаптации существующих производственных линий под новые химические составы.

Как отмечается в публикациях ряда местных СМИ, Платформа совместных инноваций по полностью твердотельным батареям Китая (China’s All-Solid-State Battery Collaborative Innovation Platform, CASIP), созданная в 2024 году, на прошлой неделе провела в Пекине ежегодную закрытую встречу, собрав правительственных чиновников, лидеров отрасли, исследовательские институты и академических экспертов для детального обзора текущего состояния технологических разработок и определения приоритетов на 2027 год.

На этой встрече, как сообщает издание CarNewsChina, были представлены подробные технические отчеты ведущих китайских автопроизводителей, в том числе BYD, Chery, FAW, Dongfeng, Changan, GAC Aion и Weilan New Energy, «охватывающие различные уровни цепочки создания стоимости — от материалов и проектирования элементов до системной интеграции и применения в автомобилях».

Кроме того, по информации CarNewsChina, еще в декабре 2025 года был завершен проект базового национального стандарта «Твердотельные аккумуляторы для электромобилей. Часть 1: терминология и классификация», и, предположительно, этот новый стандарт будет полностью пересмотрен и утвержден в апреле 2026 года, а официальная дата его выпуска запланирована на июль.

И многие китайские отраслевые эксперты сходятся во мнении, что 2026-й может стать «ключевым переходным годом» для начала реализации более широкой стратегии развития технологии твердотельных аккумуляторов в стране, и прогнозируют, что активное тестирование (демонстрационные или прототипные реализации твердотельных аккумуляторов) компаниями-лидерами может начаться в ближайшие год-два, а более массовое коммерческое внедрение — к концу десятилетия, после того как окончательно созреют производственные технологии и будет налажено эффективное взаимодействие компаний в цепочке поставок.

В лаборатории BYD натрий-ионные батареи третьего поколения достигли 10 000 циклов зарядки/разрядки

BYD

Преодоление застарелых болезней

Переход от жидкого электролита к твердому — это не просто замена одного материала на другой, это полная смена парадигмы работы ячейки. Ранее твердотельные батарейные технологии упирались в условный треугольник технических проблем: межфазное сопротивление — дендриты — механическая стабильность.

Главная проблема — высокое межфазное сопротивление (плохой контакт между твердым электролитом и электродами). В классических батареях жидкий электролит смачивает электроды, проникая в каждую пору. В твердотельных это контакт двух твердых тел. При заряде/разряде электроды «дышат» (меняют объем), контакт теряется, растет сопротивление, и в результате батарея «умирает».

Предполагаемое решение этой проблемы — использование композитных электролитов, то есть отказ от идеи использовать только керамику (оксиды/сульфиды) или только полимеры. Использование твердых керамических частиц (для проводимости ионов) в мягкой полимерной матрице (для эластичности и клейкости) позволяет сохранять контакт даже при деформации ячейки.

Другой важнейший момент — так называемая полимеризация in situ («на месте»): в корпус ячейки заливается жидкий прекурсор (гель), который затем под воздействием тепла или катализаторов затвердевает, превращаясь в твердый электролит уже внутри пор электродов. Это обеспечивает идеальный контакт, как у жидкости, сохраняя при этом свойства твердого тела. Ведущие китайские компании (например, NIO с ключевым технологическим партнером WeLion) активно развивали именно это направление в качестве промежуточного этапа в своих исследованиях.

И еще одно возможное решение — использование буферных слоев, то есть нанесение нанопокрытий на частицы катода (например, ниобата лития), чтобы предотвратить химическую реакцию между активным веществом и твердым электролитом.

Вторая ключевая проблема — образование дендритов, замыкающих батарею. При быстрой зарядке ионы лития не успевают равномерно встроиться в анод и начинают нарастать на поверхности в виде металлических игл.

В идеале твердый электролит должен был бы препятствовать этому процессу механически, но на практике дендриты все равно прорастают сквозь микротрещины в керамике.

Два предполагаемых решения этой проблемы — многослойная структура («сэндвич»), то есть использование электролита с разной плотностью (керамический слой со стороны анода делается более жестким для блокировки дендритов, а полимерный слой со стороны катода — более мягким для лучшего контакта), и 3D-структурированные аноды (вместо плоской фольги используется пористая структура, в которую литий «впитывается», а не нарастает сверху. Это снижает локальную плотность тока и риск образования игл).

Наконец, третий намечаемый технический прорыв — изменение «анодной химии», которая и должна дать значительный прирост емкости и дальности хода.

Текущий анодный стандарт — графит, который хранит мало ионов. В качестве переходного этапа в настоящее время рассматривается кремний-углерод (SiC). Кремний вмещает больше энергии, но при этом сильно раздувается. И наиболее перспективным решением должно стать использование литий-металлического анода (Li-Metal): анод будет состоять из чистого лития, обеспечивающего максимально возможную плотность энергии.

И, скорее всего, BYD в своих первых поколениях будет использовать безанодную конструкцию при сборке — литиевый слой станет формироваться сам (in situ) уже в процессе первой зарядки.

Впрочем, китайские технологи по вполне понятным причинам предпочитают (по крайней мере, на этапе закрытых R&D) воздерживаться от комментариев на сей счет, но, по мнению многих отраслевых экспертов, именно безанодная архитектура (впервые представленная ранее американским стартапом QuantumScape) — это единственно возможный на сегодня эффективный инженерный способ достичь заявленных той же BYD технических характеристик.

Седан Dongfeng eπ 007 с твердотельной батареей на опытном заводе компании по производству твердотельных батарей

Dongfeng

Конкурентный ландшафт

Разумеется, помимо BYD, рассчитывающей в ближайшем будущем перейти к мелкосерийному выпуску полностью твердотельных батарей, в эту ключевую технологическую гонку активно вовлечены и многие ее конкуренты.

Так, в самом Китае группа FAW и Dongfeng Motors в январе начали совместное тестирование твердотельных батарей в электромобилях. Прототип Dongfeng Motors был оснащен твердотельной батареей емкостью 350 Вт·ч/кг, которая, по утверждению компании, может обеспечить более 620 миль (1000 км) пробега.

Другой ведущий китайский автопроизводитель, Chery, ранее уже демонстрировал модули твердотельных аккумуляторов с целевыми показателями энергетической плотности ячейки до 600 Вт·ч/кг и, согласно недавним заявлениям руководства, планирует начать их пилотное производство в 2026 году, а более широкое внедрение — в 2027-м.

Наконец, Geely ранее подтвердила свои планы завершить разработку первого полностью твердотельного аккумуляторного блока и начать его тестирование в транспортных средствах (в своих премиальных брендах Zeekr) в 2026 году.

В отличие от китайцев ведущие западные автоконцерны пока предпочитают не разрабатывать «батарейную химию» сами, а опосредованно инвестировать в продвинутые стартапы. Так, Mercedes-Benz работает в партнерстве с тайваньской ProLogium и американской Factorial Energy. Они уже активно тестируют твердотельные ячейки в автобусах eCitaro и в прототипах легковых авто. Их основной фокус — максимальная плотность энергии для увеличения запаса хода.

Stellantis также кооперируется с Factorial Energy и рассчитывает на внедрение новых батарейных технологий в этом году — по всей видимости, начав с малых серий для своих спортивных моделей (Dodge/Maserati).

Volkswagen — крупнейший инвестор в вышеупомянутый QuantumScape. И несмотря на технические задержки, VW уже получил первые предсерийные образцы и подтвердил, что они «реально работают» (обеспечивая более 1000 циклов зарядки).

Наконец, нельзя оставить в стороне японских производителей — Toyota, Nissan и Honda. В частности, Toyota имеет самый большой портфель патентов на твердотельные батареи (SSB) в мире — более 1000 на текущий момент. Японцы годами откладывали «на потом» их практическое внедрение, предпочитая сначала довести эту ключевую технологию до совершенства. Но, судя по недавним заявлениям той же Toyota, этот практический этап может наступить в 2027–2028 годах, то есть почти синхронно с нынешним главным закоперщиком BYD.

Иными словами, и китайские (BYD, Chery, Geely и пр.), и японские (по крайней мере, Toyota), и западные (VW, Mercedes, Stellantis) компании уже наметили старт серийного производства примерно на один и тот же временной интервал. И это гарантирует их ожесточенную ценовую и технологическую батарейную войну в конце нынешнего десятилетия.