Силовая батарея освежит индустрию электромобилей?

Японская газета Nikkei Shimbun сообщила 9 декабря, что Toyota разрабатывает твердотельную батарею, которая может проехать 500 километров после полной зарядки, а полная зарядка занимает 10 минут, что как минимум на две трети меньше, чем у традиционных электромобилей. Ожидается, что Toyota станет первым в мире производителем автомобилей с твердотельными аккумуляторами, находящимися в массовом производстве, и в следующем году выпустит прототипы автомобилей.

В дополнение к новостям Toyota, QuantumScape, компания, совместными инвестициями которой являются Volkswagen и Билл Гейтс, также выпустила новую технологию твердотельных аккумуляторов, которая может заряжаться на 80% за 15 минут, увеличивать плотность энергии на 50% и выдерживать более широкий диапазон температур. температура до - 30 ℃. Volkswagen заявил, что его цель — создать новую линию по производству аккумуляторов к 2025 году.

Итак, в чем разница между твердотельной батареей и традиционной батареей?

Традиционная литиевая батарея: она состоит из положительного электрода, диафрагмы и отрицательного электрода, а затем заполнена электролитом.

Твердотельная батарея. В литиевой батарее используется твердый электролит, и материал электролита во многом определяет производительность твердотельной литиевой батареи.

Основное различие между ними заключается в том, что электролит в твердотельной батарее является твердым, а это означает, что среда для миграции ионов лития между положительным и отрицательным электродами меняется с жидкой на твердую. Благодаря постоянному обновлению катодных материалов твердый электролит может улучшить координацию, что способствует улучшению плотности энергии аккумуляторной системы.

Преимущества твердотельного аккумулятора.

Благодаря использованию твердого электролита, по сравнению с традиционными литиевыми батареями, твердые батареи обладают характеристиками несгорания, устойчивости к высоким температурам, некоррозии, неиспарения, низкого риска возгорания и высокой плотности энергии.

Индустриализация твердотельных аккумуляторов.

Твердотельный аккумулятор считается последним решением проблемы плотности энергии и долговечности аккумулятора. Твердотельный аккумулятор имеет множество преимуществ, но он не получил широкого распространения из-за своей высокой стоимости и низкой производственной мощности.

Коммерциализация твердотельных батарей может происходить не так быстро, как думают люди. В 2019 году Ningde Times заявила, что взялась за разработку всех твердотельных батарей и выпустила образцы, но для их полной коммерциализации потребуется 10 лет, а это значит, что они далеки от крупномасштабного производства.

Прогнозируется график применения твердотельной батареи.

-2021 год станет инкубационным периодом рынка твердотельных аккумуляторов. Будет проведено соответствующее планирование продукции, исследования и разработки, и на рынке по-прежнему будут доминировать троичные батареи.

- В 2021-2025 годах твердотельные батареи войдут в начальную стадию применения, при этом плотность энергии батареи достигнет 300-500 Втч/кг, а небольшое количество электромобилей высокого класса будет оснащено твердотельными батареями.

- С 2025 по 2030 год или даже дольше рынок станет по-настоящему зрелым, плотность энергии твердотельных батарей превысит 500 Втч/кг, а крупномасштабное производство станет по-настоящему популярным.

В целом, все твердотельные батареи, особенно те, которые предназначены для сильноточных применений, таких как автомобили, далеки от масштабов индустриализации и нуждаются в дальнейшей модернизации и контроле затрат.

Почему некоторые люди говорят, что массовое производство неизбежно, а другие говорят, что это займет 10 лет?

Как вы можете догадаться, «твердотельные батареи», рекламируемые в настоящее время для массового производства, представляют собой не только твердотельные, но и полутвердотельные батареи.

Полутвердые аккумуляторы обычно имеют твердый электролит на одном электроде и жидкий электролит на другом. Многие люди экспериментируют с полутвердыми батареями для быстрого коммерческого использования. Например, Toyota нацелилась на разработку твердотельных аккумуляторов для трамваев, но заявляет, что постепенно начнет переходить на «полутвердые» аккумуляторы.

Когда Нин Де сказал, что для крупномасштабного производства потребуется 10 лет, он имел в виду все твердотельные батареи, и это была цель.

Будут ли твердотельные аккумуляторы Toyota и QuantumScape представлять угрозу для стартапов?

С точки зрения разработки твердотельных аккумуляторов.

Инновации в области аккумуляторных технологий в странах Европы и Америки в основном возглавляют стартапы. Поскольку за инновации в европейских и американских странах отвечают малые предприятия, а крупные предприятия решают инновационные проблемы посредством слияний и поглощений, нет необходимости проводить обширные исследования.

В Японии преобладают традиционные автомобильные и машиностроительные предприятия, поскольку традиционные японские предприятия очень дальновидны и хотят опробовать любую новую технологию.

Китай сравнительно поздно вышел на рынок твердотельных аккумуляторов. Однако мы считаем, что твердотельные аккумуляторы не так впечатляют, как описывают СМИ. Даже если в исследованиях и разработках будет перерыв в 1-2 года, этого недостаточно, чтобы перевернуть положение головного производителя аккумуляторов.

Во-первых, по мере того, как литиевые батареи станут массовыми, они будут быстро совершенствоваться. Текущая жидкостная версия или будет продолжать совершенствоваться, особенно если вы будете получать улучшение на 30% каждый год, 5 лет, 10 лет, повышенная эффективность батареи будет аналогична эффективности твердотельной батареи.

Во-вторых, инновационная технология твердотельных аккумуляторов может быть легко интегрирована на предприятиях. Твердотельная батарея также является литиевой батареей. На пути к литиевым батареям эти усовершенствованные технологии могут легко использоваться ведущими предприятиями. Для прорыва в области новых аккумуляторных технологий порог и риск строительства завода очень высоки, поэтому многие люди будут продавать эту технологию ведущим предприятиям, которые могут быстро расширить масштабы. Относительный технологический разрыв твердотельных батарей невелик, и преимущество большой партии, очевидно, более важно при коммерциализации твердотельных батарей.