Почему автомобильные аккумуляторы не меняют на гораздо лучшие литий-ионные

Свинец и кислота

Электросамокаты, 1915 год./ Фото: velograd.ru

Аккумулятор – очень важная часть автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. Именно он приводит в действие стартер и запускает двигатель, он выполняет роль резервного источника питания, поддерживает работу различных систем автомобиля, включая и сигнализацию. От его корректной работы и технических возможностей зависит очень многое, поэтому возникает вполне резонный вопрос: почему в автомобилях стоят аккумуляторы устаревшего типа, эффективность которых вызывает большие вопросы? Сами по себе свинцово-кислотные батареи впервые появились ещё во второй половине XIX века (1859 год), а в середине 1910-х годов довольно обеспеченные люди уже вовсю развлекались и разъезжали на аккумуляторных электросамокатах. Свинцово-кислотные аккумуляторы стоили довольно дорого, но уже в то время пользовались приличным спросом.

Одни из первых свинцово-кислотных аккумуляторов./ Фото: sciencemuseum.org.uk

На самом деле, простейший свинцово-кислотный аккумулятор – это очень простое устройство, которое может сделать любой желающий, просто посетив хозяйственный магазин. Фактически это два электрода, которые плавают в растворе серной кислоты, а электрический ток между двумя электродами появляется за счёт химической реакции. Усложнив конструкцию, изобретателям удалось намного повысить выходную мощность, но принцип остался тем же самым. В итоге же получилась простая батарея, имеющая много достоинств. При долгом использовании и нерегулярной подзарядке свинцово-кислотный аккумулятор не теряет свою ёмкость, он не боится перепадов напряжения и не нуждается в слишком сложном обслуживании. Разве что в открытые аккумуляторы нужно время от времени доливать электролит. К тому же батарею можно спокойно оставлять на длительное время без присмотра, она не будет разряжаться сама по себе.

Современный свинцово-кислотный аккумулятор./ Фото: energo-e.ru

Именно такие аккумуляторы и устанавливают в автомобили с двигателями внутреннего сгорания. На текущий момент свинцово-кислотные батареи имеют приличную ёмкость и длительный срок эксплуатации, особенно если аккумулятор обслуживаемый, то есть в нём можно заменить электролит. Они распространены повсеместно и давно стали стандартом. Правда, по целому ряду параметров они сильно уступают современным литий-ионным аккумуляторам.

Литий-ионные батареи

Литий-ионные батареи./ Фото: expressmotors.ru

На текущий момент эти аккумуляторы можно назвать самыми эффективными, а причина тому – использование солей лития в качестве электролита. Строго говоря, это не один вид батарей, а целая линейка, и разные виды аккумуляторов немного различаются в некоторых деталях конструкции, например, в материале анода и катода. На текущий момент это самые распространённые и совершенные батареи, хотя в недалёком будущем могут массово появиться аккумуляторы других типов, поскольку литий-ионные имеют много ограничений. Тем не менее именно они используются в электромобилях, электрических самокатах и велосипедах, в планшетах, мобильных телефонах, часах и множестве других устройств. Причина – длинный список преимуществ.

Li-ion аккумуляторы./ Фото: alicdn.com

Самое же главное достоинство всех Li-ion аккумуляторов – это их энергоёмкость. В качестве электролита здесь используется соль лития, за счёт чего в батарее можно накопить гораздо больший заряд. Разница может быть очень существенной, всё зависит лишь от типа аккумуляторов. При одном и том же весе ёмкость литий-ионных может быть больше в 2-5 раз, и это очень много. К тому же заряжаются такие батареи гораздо быстрее, а ток разряда у них куда выше, что позволяет использовать эти аккумуляторы для питания мощной техники.

Батареи LiFePO4./ Фото: alibaba.com

Строго говоря, использовать литий-ионные батареи в автомобилях с ДВС было бы гораздо удобнее, чем свинцово-кислотные. Они меньше и легче, для них проще найти место в машине, их не нужно обслуживать, а за счёт гораздо большей ёмкости и небольшого времени восстановления заряда они могут оказаться очень полезными в экстренных случаях. Несмотря на это, использование литий-ионных аккумуляторов в автомобилях эпизодическое и уж никак не массовое. В основном их устанавливают на дорогие спортивные и премиальные автомобили, а обычные водители за очень редким исключением предпочитают обходиться свинцово-кислотными. И причин тому достаточно много.

Почему свинцово-кислотные

Аккумуляторы./ Фото: youtube.com

Самая главная причина, по которой литий-ионные аккумуляторы разных типов не устанавливают в автомобили – это их чрезвычайно высокая цена. В зависимости от ёмкости, типа, электрических характеристик, производителя и качества, разница может составлять от двух до семи раз. Ни один здравомыслящий автолюбитель не захочет устанавливать дорогущий аккумулятор, если может найти привычный, надёжный, долговечный и, главное, более дешёвый вариант. Тем более что установка литий-ионной батареи вместо обычной свинцовой имеет свои нюансы. Как бы то ни было, цена имеет здесь решающее значение, и пока она будет настолько высокой, прогресса в этом вопросе не наметится. Впрочем, эта причина не единственная. Один из основных недостатков литий-ионных батарей – их относительная недолговечность. Из-за особенностей их конструкции они постоянно теряют ёмкость с каждым циклом заряда-разряда. Теоретически, в идеальных условиях ёмкость хорошей батареи лет через пять снижается до 80%, но в реальности всё происходит гораздо быстрее, поэтому те же самые пять лет – это фактически граничный срок эксплуатации. Большая часть выходит из строя гораздо быстрее. При этом неработающий аккумулятор разряжается сам по себе, и его нельзя оставить надолго, рассчитывая, что с ним ничего не случится. К сожалению, срок годности у него тоже имеется.

Автомобильный аккумуляторы./ Фото: cloudfront.net

На срок службы литий-ионных аккумуляторов сильно влияют условия эксплуатации: слишком высокие и низкие температуры им противопоказаны, а глубокий минус вообще приводит к снижению ёмкости и к выходу из строя. Единственное исключение – литий-железо-фосфатные аккумуляторы (LiFePO4), которые в последние пару лет получили большое распространение, поскольку на них в 2022 году закончился патент. Это разновидность литий-ионных батарей. Стоят они немного дешевле, не боятся низких температур, но имеют не такую высокую ёмкость, хоть она и выше, чем у свинцово-кислотных. Тем не менее остальные недостатки никуда не делись: всё равно высокая цена, особые требования к заряду-разряду и особые условия эксплуатации. В общем и целом, пока что свинцово-кислотные аккумуляторы остаются единственным приемлемым вариантом. Другие же батареи с аналогичными характеристиками и ёмкостью либо слишком дорогие, чтобы их можно было свободно приобрести, либо их эксплуатация связана с большими сложностями.

Старый свинцово-кислотные аккумуляторы будут использоваться ещё очень долго, несмотря на наличие в современных автомобилях множества высоких технологий.