Патент Huawei на твердотельную батарею с запасом хода 3000 км и зарядкой за 5 минут запускает гонку в отрасли

 

Штаб-квартира Huawei. Новый патент компании обещает революцию в аккумуляторных технологиях электромобилей.

Рекордные показатели нового аккумулятора Huawei

Китайский технологический гигант Huawei сделал смелый шаг в сфере аккумуляторных технологий, запатентовав твердотельную батарею на основе сульфидного электролита с беспрецедентными характеристиками. Согласно патентной заявке, этот аккумулятор способен обеспечить электромобилю пробег до 3000 км на одном заряде и поддерживает сверхбыструю зарядку примерно за пять минут. Заявленная удельная энергоемкость новой батареи впечатляет – от 400 до 500 Вт·ч/кг, что в два-три раза превышает показатели современных литий-ионных элементов.

Для достижения таких показателей Huawei предложила ряд технических новшеств. В патенте описана специальная архитектура аккумулятора с твёрдым электролитом, а ключевым решением стало легирование (допирование) сульфидного электролита азотом. Дополнив сульфидный материал атомами азота, инженеры смогли значительно снизить побочные химические реакции на границе раздела с литиевым анодом – именно эти реакции давно препятствовали коммерциализации сульфидных твёрдотельных батарей. По сути, азотные добавки стабилизируют взаимодействие металлического лития с электролитом, предотвращая образование дендритов и других негативных эффектов. Благодаря этому новая конструкция должна быть безопаснее и обладать большим сроком службы, так как деградация на критическом интерфейсе «литий-электролит» значительно сокращается. Такие улучшения адресуют одну из главных проблем твердоэлектролитных элементов – низкую стабильность литиевого анода – и потенциально позволяют реализовать полный потенциал высокой плотности энергии без ущерба для безопасности.

Амбиции Huawei и ставка на материалы для батарей

Важно отметить, что сама Huawei пока не производит тяговые аккумуляторы для электромобилей, однако компания активно интересуется прорывными разработками в этой области. Новый патент отражает стратегию Huawei закрепиться в цепочке создания стоимости батарей следующего поколения. Ещё в начале 2025 года Huawei подала отдельную патентную заявку, связанную с синтезом сульфидных электролитов. Сульфидные твердые электролиты ценятся за высокую ионную проводимость, но их производство обходится дорого – стоимость таких материалов иногда превышает цену золота. Инвестиции Huawei в методы получения сульфидных электролитов указывают на стремление компании решить проблему дороговизны ключевых компонентов твёрдотельных батарей и тем самым ускорить прогресс в их коммерциализации. Сосредоточившись на «верхнем уровне» сырья и материалов, Huawei пытается создать основу для будущих конкурентных преимуществ в аккумуляторных технологиях, даже не будучи непосредственным производителем батарей.

Китайские компании на пути к твердотельным аккумуляторам

Шаг Huawei вписывается в более широкую тенденцию на китайском рынке высоких технологий и электромобилей. Многие крупные технологические компании и автопроизводители Китая сейчас активно исследуют твердотельные аккумуляторы, стремясь снизить зависимость от действующих поставщиков литий-ионных батарей вроде CATL и BYD. Такая зависимость несёт риски, ведь аккумуляторная батарея — один из самых дорогих компонентов электромобиля, на него может приходиться более половины себестоимости машины. Например, компании Xiaomi и Nio пока полностью зависят от сторонних производителей аккумуляторов, но они уже ищут пути к вертикальной интеграции, то есть развитию собственных аккумуляторных технологий. Контроль над разработкой и производством батарей позволил бы им не только снизить издержки, но и укрепить свою независимость от внешних поставщиков.

В этом контексте показательна недавняя инициатива Xiaomi. Как сообщается, Xiaomi запатентовала новую композитную структуру электрода, оптимизирующую транспорт ионов в твёрдотельной ячейке. Суть изобретения — многослойный электрод с проникающим твёрдым электролитом, что сокращает путь движения ионов и повышает проводимость. По заявлениям компании, такой подход совместим с существующими производственными линиями литий-ионных аккумуляторов и позволит достичь высокой энергетической плотности при быстрых режимах зарядки. Прототип Xiaomi уже якобы обеспечивает дальность свыше 1200 км (по циклу CLTC) при высоте батарейного блока всего 120 мм и способен зарядиться на 800 км пробега за 10 минут. Хотя эти цифры предстоит подтвердить, сам шаг Xiaomi подчёркивает стратегическую важность инноваций в области аккумуляторов для китайских фирм. Причём ставка делается не только на аккумуляторы для электромобилей — решения, найденные в автотяге, в перспективе могут найти применение и в бытовой электронике, давая преимущества в автономности и скорости зарядки гаджетов. Таким образом, гонка за твёрдотельные батареи в Китае набирает обороты сразу на нескольких фронтах: и IT-корпорации, и автопроизводители стремятся первыми освоить эту технологию, чтобы обеспечить себе лидерство.

Реальность vs. теории: скепсис экспертов

Несмотря на громкие заявления Huawei о пробеге 3000 км и «зарядке за 5 минут», специалисты отмечают, что на текущем этапе эти цифры носят теоретический характер. Достичь таких результатов в реальной эксплуатации будет крайне трудно без соответствующей инфраструктуры. Ультра-быстрая зарядка требует сверхмощных зарядных станций, которые пока просто отсутствуют в широкой коммерческой сети. Эксперты подчёркивают, что заявленные Huawei показатели, вероятнее всего, отражают результаты лабораторных экспериментов, а не готовой к производству технологии. Например, упомянутая зарядка за пять минут может подразумевать лишь частичную зарядку (скажем, от 10% до 80%), но даже для этого потребуется совершенно новая инфраструктура с мегаваттным классом зарядных мощностей.

Кроме того, возникли вопросы относительно применимости столь ёмкой батареи в практических условиях. 3000 км пробега на одном заряде существенно превышают реальную потребность большинства автовладельцев – ведь даже сейчас запас хода в 600–800 км считается более чем достаточным. Многие отраслевые аналитики предполагают, что на практике вместо установки столь гигантской батареи производители предпочтут уменьшить размер аккумулятора, сохранив приемлемый пробег (например, ~1000 км), но сделав машину легче, дешевле и эффективнее. Иными словами, технология Huawei скорее позволит создать более компактные и доступные батареи с всё тем же пробегом в 600–1000 км, чем действительно нуждаться в преодолении 3000 км без подзарядки. Ведь если время зарядки сократится до нескольких минут, исчезнет и сама проблема «радиуса действия» — будет не столь важно, 3000 км запас или 1000 км, если «дозаправиться» электричеством можно так же быстро, как бензином.

Тем не менее сам факт, что Huawei заявила о подобных характеристиках, вызвал ажиотаж и беспокойство у конкурентов по всему миру. Профильные СМИ Японии и Южной Кореи открыто выражают опасения по поводу ускоряющегося прогресса Китая в области батарей нового поколения. Некоторые эксперты за рубежом скептически отнеслись к деталям патента Huawei – например, отмечают, что азотное легирование электролита обычно выполняется в лабораторном вакууме с высочайшей точностью и масштабировать такой процесс до уровня массового производства будет крайне сложно. Заявленный же запас хода, вероятно, рассчитан по оптимистичному китайскому циклу CLTC: в пересчёте на более строгие стандарты (например, американский EPA) он мог бы уменьшиться примерно на треть – до около 2000 км. А с учётом реальных условий эксплуатации (потерь энергии, работы климатической системы и т. д.) реальный пробег может составить порядка 1300 км – что, впрочем, всё равно превышает уровень лучших современных электромобилей. В итоге специалисты сходятся во мнении, что прорывные характеристики Huawei пока выглядят как «паспортные данные» прототипа, а не обещание немедленных перемен на рынке.

Глобальная гонка за твердотельные батареи

На горизонте аккумуляторных технологий вырисовывается острая конкуренция между традиционными лидерами отрасли и китайскими компаниями. Разработкой твёрдотельных батарей уже более десяти лет занимаются такие гиганты, как Toyota, Panasonic и Samsung. Японская Toyota, например, ещё в 2023 году представила опытный образец аккумулятора, обеспечивающего около 1200 км пробега и поддерживающего 10-минутную зарядку, при этом компания наметила коммерческий выпуск подобных батарей на горизонте пяти лет. Эти показатели заметно скромнее тех, что декларирует Huawei, однако Toyota – один из признанных инноваторов, и её прототип показал, что твердотельная технология уже выходит за рамки лабораторий. Южнокорейские компании также держат курс на твёрдый электролит: Samsung вложила значительные средства в исследования, а автопроизводители Hyundai и Kia анонсировали партнерства с разработчиками твердотельных аккумуляторов, планируя внедрение их в премиальные модели ближе к концу десятилетия.

Между тем Китай уверенно сокращает отрыв. По данным открытых источников, китайские фирмы сейчас подают более 7600 патентных заявок в год, связанных с твердотельными батареями – это около 36,7% от мирового объёма патентной активности в этой сфере. Иными словами, на долю Китая уже приходится свыше трети глобальных исследований и изобретений в области твёрдотельных аккумуляторов. Столь высокая концентрация R&D-усилий дает Китаю шансы стать одним из первых рынков, где новая технология выйдет на промышленный уровень. Недавние достижения Huawei, Xiaomi и других показывают, что гонка технологий смещается на Восток, и это вызывает понятное беспокойство у конкурентов. Японские и корейские производители опасаются утраты технологического лидерства: если китайским компаниям удастся первыми наладить массовый выпуск надёжных твердотельных батарей, это может переломить расстановку сил в глобальной автоиндустрии.

Подготовка к промышленному производству в Китае

Помимо научных разработок, китайские производители батарей уже предпринимают шаги к промышленному освоению твёрдотельных технологий. Крупнейший в мире изготовитель аккумуляторов, компания CATL, объявила о намерении запустить пилотную линию по выпуску гибридных (полутвёрдых) твердотельных батарей к 2027 году. Речь идёт о переходной технологии, сочетающей твёрдый и жидкий электролит, – ожидается, что она станет первым шагом к полному отказу от жидких компонентов. Вслед за CATL другие игроки тоже наращивают усилия. Например, компания Gotion High-Tech (ранее известная как Guoxuan) вывела в мелкосерийное производство свой аккумулятор под названием «Jinshi» (с кит. «золотой камень»). Этот полностью твёрдотельный элемент уже достигает удельной энергии 350 Вт·ч/кг и объёмной плотности около 800 Вт·ч/л, что приблизительно на 40% превосходит лучшие современные образцы литий-ионных батарей. Пусть пока речь идёт лишь о ограниченных партиях для тестирования, сам факт налаженной сборки подобных ячеек говорит о быстром прогрессе. Gotion планирует к 2027 году подготовить свои батареи «Jinshi» к установке в опытные автомобили, а к 2030 году – развернуть массовое производство.

Еще один заметный игрок – пекинская компания WeLion New Energy, которая специализируется на твердоэлектролитных батареях. WeLion ранее привлекла внимание тем, что поставляет полутвёрдые батареи для флагманских электромобилей Nio. Теперь же сообщается, что WeLion начала выпуск опытной партии полностью твёрдотельных элементов ёмкостью 50 А·ч, которые успешно прошли национальную сертификацию на безопасность и надежность. Ёмкость 50 А·ч на элемент – значимый шаг, приближающий характеристики твёрдотельных аккумуляторов к стандартам автомобильной отрасли. Ожидается, что накопленный WeLion опыт позволит к 2027 году перейти к малосерийному производству полных батарейных блоков на твёрдом электролите для внедрения в электромобили ограниченными партиями. В целом, китайская индустрия аккумуляторов целенаправленно готовится к эре твердотельных батарей: создаются пилотные производственные линии, отрабатываются технологии сборки и контроля качества, чтобы максимально сократить разрыв между лабораторным прототипом и массовым продуктом.

Препятствия на пути к массовому внедрению

Несмотря на значительный прогресс, на пути к серийному внедрению твердотельных аккумуляторов остаются серьёзные препятствия. Во-первых, твёрдые электролиты пока уступают жидким по ионной проводимости. Ионы лития сложнее диффундируют через твёрдый материал, чем через жидкий раствор электролита, что может ограничивать скорость заряда/разряда и отдачу мощности. Хотя сульфидные электролиты и обладают самой высокой проводимостью среди твёрдых (сопоставимой с жидкими), другие типы – оксидные или полимерные – существенно медленнее, и проблему низкой проводимости ещё предстоит окончательно решить.

Вторая проблема – это межфазное сопротивление на границе электрод/электролит. Плотный контакт твёрдого электролита с электродами трудно обеспечить, из-за чего возрастает сопротивление и падает эффективность батареи. Кроме того, при заряде/разряде изменяется объём электродов (литий может осаждаться или растворяться), что создаёт механическое напряжение на интерфейсе. Даже с инновациями вроде азотного легирования, о котором заявила Huawei, полностью устранить деградацию интерфейса пока не удаётся. Данная проблема отражается в сравнительно небольшом количестве циклов, которые выдерживают прототипы твердотельных ячеек до падения ёмкости.

Наконец, экономический фактор: себестоимость производства твёрдотельных батарей остаётся очень высокой. По оценкам, сейчас она составляет 8000–10000 юаней за 1 кВт·ч ёмкости (примерно $1100–1400), что в разы дороже обычных литий-ионных батарей. Для сравнения, стоимость производства 1 кВт·ч ёмкости современных LFP- или NMC-аккумуляторов в Китае уже опустилась ниже $100. Причины дороговизны твёрдотельных аккумуляторов – сложность технологий (например, сверхвысокий вакуум для нанесения тонких слоёв, дорогостоящие материалы, требовательность к чистоте и отсутствию влаги при сборке) и пока низкий масштаб производства. Сульфидные соединения, хоть и эффективны, токсичны и гигроскопичны, требуют особых мер при изготовлении. Выход годных ячеек на опытных линиях невелик, а это увеличивает цену каждого элемента. Индустрия надеется, что с ростом производства и совершенствованием процессов стоимость будет снижаться, но на это потребуются годы.

Таким образом, прежде чем твердотельные батареи войдут в каждый электромобиль, инженерам предстоит преодолеть технологические и экономические барьеры. Многие эксперты прогнозируют, что широкое распространение полностью твёрдотельных аккумуляторов начнётся не раньше конца десятилетия, а в промежутке нас ждут гибридные решения – улучшенные жидкие электролиты или полутвёрдые конструкции, постепенно наращивающие долю твёрдого компонента.

Перспективы: новый виток эры электромобилей

Выход Huawei на арену твердотельных аккумуляторов придал дополнительное ускорение гонке за следующее поколение батарей. Если заявленные технологические прорывы удастся довести до массового производства, это способно перевернуть правила игры в электромобильности. Автомобили смогут избавить водителей от «страха разряда», предлагая запас хода, сопоставимый или превышающий бензиновые машины, и при этом заряжаться почти так же быстро, как мы сейчас заправляем бак. Сокращение времени зарядки до минут открывает путь к гораздо более удобному и массовому переходу на электротягу – зарядная сессия перестанет быть длительной паузой в поездке, а электрозаправки смогут обслуживать больше машин в час. Кроме того, овладение новой технологией даст производителям энергетическую независимость – автоконцерны и IT-корпорации, инвестирующие в батареи, смогут меньше полагаться на внешних монополистов и диктовать свои условия по стоимости и конструкции аккумуляторов.

Однако, как отмечают специалисты, между лабораторным прототипом и продуктом в автосалоне лежит длинный путь. Будущее покажет, насколько быстро Huawei и другим удастся масштабировать свои открытия. Материализуются ли эти обещания – будет зависеть от прогресса в преодолении упомянутых технических проблем и создания производственных линий новой генерации. Тем не менее уже сейчас понятно: начавшаяся гонка твердотельных батарей стимулирует отрасль к ускоренным инновациям. В ближайшие годы мы станем свидетелями того, как конкурирующие компании – от азиатских титанов до западных автогигантов – торопливо совершенствуют аккумуляторы, пытаясь первыми вывести на рынок электрическую машину с принципиально новыми возможностями. И этот конкурентный пожар, разгоревшийся, в том числе, благодаря дерзкому патенту Huawei, в конечном счёте выгоден потребителям и планете – он приближает эру более совершенных, долгоживущих и быстрых в зарядке электромобилей.