Как Bosch разрабатывает батарею будущего

Компания Bosch занимается исследованиями в области аккумуляторных батарей для электромобилей, которые позволят проезжать большие расстояния без подзарядки, а стоить будут меньше, чем их сегодняшние аналоги.

«Исследования наших экспертов играют ключевую роль в развитии электромобильной индустрии», – говорит д-р Михаэль Болле, президент инженерно-исследовательского подразделения Robert Bosch GmbH. К 2020 году батареи Bosch будут способны накапливать вдвое больше энергии, чем сейчас, а стоить будут существенно меньше. Рыночные прогнозы соответствуют ожиданиям Bosch: через 10 лет около 15% автомобилей, выпускаемых во всем мире, будут иметь электродвигатель. Поэтому компания ежегодно инвестирует в индустрию электромобилей более 400 миллионов евро.

Текущие характеристики: большой вес и небольшая плотность энергии

Д-р Торстен Охс, глава научно-исследовательского подразделения в области аккумуляторных технологий в исследовательском центре Bosch в Реннингене, объясняет, что необходимо для прорыва в индустрии батарей: «Чтобы электромобили получили широкое распространение, среднее по размеру транспортное средство должно иметь запас энергии около 50 киловатт-часов». Обычные свинцовые аккумуляторы с таким же запасом энергии будут весить 1,9 тонны, даже без проводки и вспомогательных устройств. Столько же весит и современный седан с пассажирами и грузом. Стандартная 19-килограммовая свинцовая батарея, обеспечивающая запуск двигателя в любом автомобиле, отдает в нагрузку 0,5 киловатт-часа энергии.

Цель: вес – 190 кг, время зарядки – 15 минут

Современные литий-ионные аккумуляторные батареи в этом отношении не имеют равных. На килограмм веса они хранят в 3 раза больше энергии. При весе в 230 кг аккумулятор современного электромобиля обеспечивает от 18 до 30 киловатт-часов. Но чтобы достичь требуемого значения в 50 киловатт-часов, вес батареи должен быть 380-600 кг. Господин Охс и его коллеги по всему миру работают над решением проблемы снижения веса аккумуляторов. Их задача – «упаковать» 50 киловатт-часов энергии в один блок весом 190 кг. Еще одной задачей для специалистов является уменьшение времени зарядки электромобилей. «Наши новые аккумуляторы должны накопить 75% заряда за 15 минут», – отметил господин Охс.

Д-р Торстен Охс и его команда твердо уверены, что развитие литий-ионных технологий позволит достичь этой цели. «Хотя в этой области еще очень много нужно сделать»,– говорит исследователь. Чтобы добиться результатов, его команда в Реннингене плотно сотрудничает с экспертами Bosch в Шанхае и Пало-Альто. Для того чтобы расширить исследования в области литий-ионных технологий, компания Bosch создала Lithium Energy and Power GmbH & Co. – совместное предприятие, соучредителями которого также являются GS Yuasa и Mitsubishi Corporation.

Дорогу электроэнергии дает стартап из Силиконовой долины

«В теории решение простое: чем больше концентрация ионов лития в вашей батарее, тем больше электронов (и, следовательно, энергии) в ней хранится», – говорит д-р Охс. Но сейчас исследователи заняты решением сложной задачи перестройки аккумуляторных ячеек на атомном и молекулярном уровнях. Чтобы ее решить, необходимо уменьшить количество графита в аноде (части батареи с положительным зарядом) или же обойтись и вовсе без графита. Использование лития вместо графита позволит увеличить емкость батареи более чем в 3 раза. Команда доктора Охса уже добилась определенных результатов в решении проблемы замены графита в аккумуляторах другими материалами. Генеральный директор Bosch Фолькмар Деннер недавно представил прототип такого решения на Международном Автосалоне в Германии.

Компания Bosch приобрела Seeo Inc. – стартап из Силиконовой долины, и благодаря этому получила практический опыт в создании твердотельных аккумуляторов. У батарей такого типа есть еще одно преимущество: в них не используется жидкий электролит. Обычные литий-ионные батареи, содержащие электролиты, при определенных условиях могут представлять опасность для пользователей.

Преимущества новых аккумуляторов в разных сферах

Литий-ионные батареи, произведенные по улучшенной технологии, будут эффективно применяться не только в электромобилях, но и в других отраслях производства: смартфоны, лэптопы, планшеты, беспроводная бытовая техника и другие устройства не смогут обойтись без современных, легких и емких аккумуляторов.

Справка

Группа компаний Bosch является ведущим мировым поставщиком технологий и услуг. По состоянию на 1 апреля 2015 года, в компании по всему миру работают около 360 000 сотрудников. По предварительным данным, в 2014 году они обеспечили продажи на сумму 49 млрд евро*. Деятельность Группы компаний Bosch ведется по четырем основным бизнес-направлениям: Решения для мобильности, Промышленные технологии, Потребительские товары, Строительные технологии и Энергетика. В Группу компаний Bosch входят Robert Bosch GmbH и примерно 440 дочерних предприятий и региональных компаний приблизительно в 60 странах. Вместе с партнерами в сфере продаж и обслуживания компания Bosch представлена почти в 150 странах. Широкая международная конструкторская, производственная и торговая сети являются основой для дальнейшего роста компании. В 2014 г. компания подала заявки на получение около 4 600 патентов по всему миру. Стратегической целью Группы Bosch является создание инновационных, вдохновляющих и разработанных для жизни решений, связанных через сеть Интернет продуктов и услуг, повышающих качество жизни людей по всему миру.

Компания была основана Робертом Бошем (1861–1942) в Штутгарте в 1886 г. как «Мастерская точной механики и электротехники». Особая структура собственности Robert Bosch GmbH гарантирует Группе компаний Bosch предпринимательскую свободу, что позволяет осуществлять долгосрочное планирование и использовать значительную долю средств для инвестирования, обеспечивая ей надежное будущее. Девяносто два процента акционерного капитала Robert Bosch GmbH принадлежат благотворительному фонду Robert Bosch Stiftung GmbH. Контрольным пакетом голосующих акций владеет Robert Bosch Industrietreuhand KG и выполняет функции собственника на основании доверительного управления. Остальная часть акций принадлежит семье Бош и Robert Bosch GmbH.

Дополнительную информацию можно получить на сайтах: www.bosch.by  
www.bosch.com и www.bosch-press.com.

* Информация об объеме продаж за 2014 г. не включает в себя данные ранее совместных предприятий BSH Bosch und Siemens Hausger?te GmbH (ныне BSH Hausger?te GmbH) и ZF Lenksysteme GmbH (ныне Robert Bosch Automotive Steering GmbH), которые теперь полностью принадлежат компании Bosch.