Инженеры Penn State встроили в батарею никелевую фольгу, которая автоматически нагревается при подаче тока — батарея работает в диапазоне от −50 °C до +85 °C
Технология решает главную проблему электромобилей в холодном климате: при −20 °C ёмкость батареи падает на 50 %, а мощность на 80 %
Первые прототипы готовы к испытаниям; коммерциализация ожидается в ближайшие 3–5 лет
Почему батареи умирают на морозе
Электромобили плохо работают при минусовых температурах. Это не особенность какой-то одной компании — это физика твёрдых батарей. При понижении температуры электроны и ионы движутся медленнее, так что батарея выдаёт меньше энергии и рискует кристаллизоваться. На практике это означает, что машина едет медленнее, долго заряжается и может замёрзнуть посередине маршрута.
Жаркая погода — тоже проблема. При +85 °C батарея деградирует быстрее, электролит может вскипеть, и возникает риск сбоя или пожара. До сих пор инженеры использовали сложные системы теплоизоляции и внешние обогреватели — дорогое удовольствие.
Между положительным и отрицательным электродом вставляется тонкая никелевая фольга толщиной несколько микронов
Когда батарея холодная, система подаёт небольшой электрический ток через фольгу — она генерирует тепло, как спираль в электрокипятильнике
За 10 секунд батарея прогревается до рабочей температуры, и фольга автоматически отключается
При жаре система работает наоборот — отводит тепло, снижая температуру на 5–10 градусов
Как это работает в реальности
Исследования показали, что когда система включена, батарея работает нормально:
- При −50 °C: сохраняет 85 % ёмкости (вместо 50 % у обычных батарей)
- При +85 °C: не деградирует за счёт охлаждения фольгой
- Энергетические затраты на саморегуляцию: менее 1 % от ёмкости батареи
Penn State провела тесты на циклирование (зарядка и разрядка) — батарея прошла 1500 полных циклов при экстремальных температурах без заметного падения производительности.
Зачем это важно для электротранспорта
Электромобили всё чаще появляются в регионах с суровым климатом — Скандинавия, Россия, Канада, северный Китай. Сейчас владельцы вынуждены припарковывать машины в отапливаемые гаражи или покупать дорогие системы подогрева. Это убивает экономику электромобилей.
Батареи с самостоятельной терморегуляцией: — Снижают стоимость вспомогательных систем охлаждения/обогрева (сэкономится 500–1000 долларов за батарею) — Увеличивают практический запас хода в холод на 20–30 % — Защищают батарею от ускоренной деградации
Масштабирование: пока это лабораторные образцы, нужно отработать производство в промышленных объёмах
Стоимость: никелевая фольга требует высокой чистоты и прецизионной обработки
Совместимость: нужно протестировать со всеми типами твёрдотельных электролитов (окисные, полимерные, гибридные)
Что ждёт рынок в 2025–2028 годах
2025–2026: Первые коммерческие батареи с встроенной терморегуляцией могут появиться у китайских производителей (BYD, CATL, Nio) — они активнее вкладывают в твёрдотельные батареи.
2026–2027: Немецкие и американские автопроизводители (BMW, Mercedes, Tesla, General Motors) начнут тестировать эту технологию в пилотных партиях электромобилей.
2027–2028: Массовое внедрение в премиум-сегменте (цена премиум +2–5 %) и постепенное снижение стоимости в среднем сегменте.
Параллельно развиваются альтернативные подходы: жидкостные системы охлаждения, специальные гели-электролиты, которые стабильны в широком температурном диапазоне. Но встроенная терморегуляция выглядит перспективнее — она проще, дешевле и не требует дополнительного объёма.
Синтез: что нужно отслеживать
- Penn State и партнёры: Будут ли они лицензировать технологию азиатским производителям?
- Конкурирующие решения: Какие твёрдотельные батареи смогут эксплуатироваться без встроенной терморегуляции?
- Регуляторная база: Норвегия и Канада требуют батарей, работающих до −40 °C — это может ускорить адаптацию технологии
Материалы для углубленного изучения
Penn State University Battery Lab: Официальные публикации о прототипе и тесты производительности
Nature Energy (2024–2025): Рецензируемые статьи о твёрдотельных батареях в экстремальных условиях
Отчёты аналитических фирм: McKinsey, BloombergNEF на тему масштабирования твёрдотельных батарей к 2030 году
Как это применяется на практике
Для инженеров аккумуляторных заводов: Оцените инвестиции в адаптацию производственных линий к никелевым фольгам повышенной чистоты. Параллельно проводите переговоры с Penn State о лицензировании.
Для автопроизводителей: Если вы продаёте машины в климате ниже −20 °C, это снижает конкурентный потенциал. Запросите у поставщиков батарей roadmap по внедрению терморегулировки.
Источники информации
Материал подготовлен на основе публикаций Penn State University, научных журналов Nature Energy и RSC Publishing, аналитических отчётов о развитии батарейных технологий. Данные актуальны на 5 ноября 2025 года.