В экспансии электромобилей многое зависит от параметров тяговых батарей, стоимости, долговечности, удельной ёмкости, безопасности, условий эксплуатации и скорости зарядки. На эти аспекты развития технологий обратила внимание Toyota, рассказавшая о дальнейших шагах на брифинге для инвесторов. В частности, компания поставила целью оборудовать серийный кроссовер Toyota bZ4X аккумулятором, в котором будет оставаться 90% начальной ёмкости после десяти лет эксплуатации.

Опыты помогли построить модель того, как электролит реагирует на нагрев во время заряда и разряда. На этой базе выстроена многоступенчатая система контроля температуры, тока и напряжения на уровне ячеек, модулей и всего блока. Это помогает предотвратить перегрев.

Деградация будет предотвращена несколькими методами: за счёт подбора материалов электродов, оптимизации структуры упаковки ячеек и улучшения системы управления аккумулятором. Плюс компания совершенствует производственный процесс, влияющий на качество компонентов и всего изделия. Дальнейший прогресс в обычных литиево-ионных ячейках обещают работы в области материалов и конструкций, вместе с которыми придёт и падение стоимости батарей примерно на 30% в сравнении с нынешними. Вместе с повышением эффективности электрокаров на 30% (можно будет не гнаться за ёмкостью) это позволит снизить стоимость аккумулятора на 50% во второй половине 2020-х.

Слева — схема обычной никель-металлогидридной батареи, справа — новой биполярной. Тонкие чёрные линии — корпуса модулей. Серый цвет — коллекторы тока, розовый — сепаратор, красный — катод, синий — анод.

Помимо литиево-ионных батарей компания продолжит эволюцию никель-металлогидридных. Последний пример в этой области — биполярная батарея (схема вверху), впервые в мире внедрённая на гибриде Toyota Aqua второго поколения, дебютировавшем в июле 2021 года. Её основное преимущество перед предшествующей конструкцией — вдвое большая удельная мощность. Компания говорит, что распространит такой аккумулятор на большее число моделей.

Другим направлением станут твердотельные батареи. Первые опыты Тойоты с ними показали плюсы (высокая ёмкость) и минусы (долговечность оставляет желать лучшего). Компания сообщает, что определение проблемы сделало проект на шаг ближе к реализации. Теперь Toyota и партнёры будет работать над новыми твёрдыми электролитами, чтобы добиться желаемой долговечности такого вида батарей и запустить их на поток ориентировочно к 2030 году. К тому моменту инвестиции Тойоты в «батарейные» исследования и разработки, а также в организацию цепочки поставок составят примерно 1,5 триллиона иен. И это поможет добиться общей цели — углеродной нейтральности к 2050-му. (Заметим, что в некоторых электробусах твердотельные аккумуляторы уже применяются).