9. jaanuaril Weilai peetaval “2020NIODay”-l teatati lisaks ET7 ametlikule debüüdile, mis on tuntud kui “praegu kõige arenenum tehnoloogiaintegratsioon”, et Weilai ET7 on varustatud tahkisakudega. on 2022. aasta neljandas kvartalis. Turul ulatub selle energiatihedus 360Wh/kg ja pooljuhtakudega võib Weilai ET7 läbisõit ühe laadimisega ulatuda üle 1,000 kilomeetri.

Weilai asutaja Li Bin aga vaikis pooljuhtakude tarnija kohta, öeldes vaid, et Weilai Automobile’il on väga tihe koostöösuhe pooljuhtakude tarnijatega ning ta on kindlasti valdkonna juhtiv ettevõte. Li Bini sõnadele tuginedes kahtlustab välismaailm, et see tahkisakude tarnija on tõenäoliselt Ningde ajastus.

Kuid olenemata sellest, kes on NIO pooljuhtakude tarnija, on pooljuhtakud parimaks lahenduseks paljudele probleemidele uute energiasõidukite väljatöötamisel ning need on ka oluline arengusuund elektriakude tööstuses.

Toiteakude tööstuses tegutsev inimene usub, et tahkisakud on järgmise põlvkonna suure jõudlusega toiteakude tehnoloogilised tipptasemed. „Tahkisakude valdkond on jõudnud võidurelvastumise etappi, kus osalevad paljud turuosalised, sealhulgas autofirmad, akufirmad, investeerimisasutused ja teadusuuringud. Institutsioonid ja teised mängivad mänge kapitali, tehnoloogia ja talentide kolmes aspektis. Kui nad muutust ei otsi, on nad mängust väljas.

Toiteaku üle kogu maailma

Elektriakude tööstuse küte ja jahutus on uue energiaga autotööstusest lahutamatud ning uue energiaga autode turu järkjärgulise taastumisega on konkurents akutööstuses muutunud üha ägedamaks.

Tasub mainida, et akut tuntakse uute energiasõidukite “südamena”, mis moodustab 30–40% sõiduki maksumusest. Sel põhjusel peeti akude tööstust kunagi läbimurdepunktiks autotööstuse järgmisel ajastul. Kuid poliitika jahenemise ja välismaiste kaubamärkide naasmise tõttu seisab akutööstus silmitsi samade tõsiste väljakutsetega nagu uus energiaga autotööstus.

Ningde ajastu oli esimene, mis seisis silmitsi tõsiste väljakutsetega.

13. jaanuaril avalikustas Lõuna-Korea turu-uuringute organisatsioon SNEResearch asjakohased andmed 2020. aasta ülemaailmse elektriakude turu kohta. Andmed näitavad, et 2020. aastal ulatub elektrisõidukite elektriakude ülemaailmne installeeritud võimsus 137 GWh-ni, mis on aastaga võrreldes rohkem kui aasta varem. 17%, millest CATL võitis meistritiitli neljandat aastat järjest ning aastane installeeritud võimsus ulatus 34 GWh-ni, mis on 2% rohkem kui aasta varem.

Akuettevõtete jaoks määrab paigaldatud võimsus nende turupositsiooni. Kuigi CATL-i installeeritud võimsus säilitab endiselt eelise, on globaalse ärikasvu kasvu vaatenurgast CATL-i installeeritud võimsus tunduvalt madalam kui globaalne kasvutempo. Kahtluse korral laienevad Jaapani ja Korea akutootjad, mida esindavad LG Chem, Panasonic ja SKI, kiiresti.

Alates uue energiasõidukite toetuspoliitika ametlikust kasutuselevõtust 2013. aastal juhatas uute energiasõidukite tööstusega tihedalt seotud akutööstus kunagi kiiresse arengusse.

Pärast 2015. aastat andis tööstus- ja infotehnoloogiaministeerium välja sellised poliitikadokumendid nagu „Autoakude tööstuse standardid ja standardid” ning „Toiteakude tootjate kataloog”. Jaapani ja Lõuna-Korea akutootjad saadeti välja ning kodumaise akutööstuse areng saavutas haripunkti.

2019. aasta juunis koges aga karmistatud poliitika, kõrgemate künniste ja marsruutide muutustega suur hulk akusid tegevaid ettevõtteid võitlusperioodi ja lõpuks kadusid. 2020. aastaks on kodumaiste akutootjate arv vähenenud enam kui 20-ni.

Samal ajal on välisinvesteeringutega akufirmad juba ammu valmis Hiina turul rasva liigutama. Alates 2018. aastast on Jaapani ja Korea akutootjad nagu Samsung SDI, LG Chem, SKI jt asunud kiirendama Hiina turu “vasturünnakut” ja laiendama akude tootmisvõimsust. Nende hulgas on valminud ja tootmisse võetud Samsung SDI ja LG Chemi akutehased. Kodumaine akude turg Esitleb Hiina, Jaapani ja Lõuna-Korea mudelit “Three Kingdoms Killing”.

Kõige agressiivsem on LG Chem. Kuna Tesla Shanghai Gigafactory toodetud Model 3 seerias kasutatakse LG Chemi akusid, pole see mitte ainult LG Chemi kiiret kasvu soodustanud, vaid blokeerinud ka Ningde ajastu. Algselt kolmandal kohal olnud LG Chem ületas 2020. aasta esimeses kvartalis ühe hoobiga Ningde ajastu ja tõusis turuosaga maailma suurimaks akutootjaks.

Samal ajal alustas ka BYD pealetungi.

2020. aasta märtsis lasi BYD välja teraakud ja hakkas neid tarnima kolmandatest osapooltest autotootjatele. Wang Chuanfu ütles: “Täieliku avanemise suure strateegia kohaselt on päevakorda võetud BYD Battery sõltumatu jagamine ja eeldatavasti korraldatakse IPO 2022. aasta paiku.”

Tegelikult on teraakud pigem seotud akude tootmise ja töötlemise tehnoloogia täiustamisega ning mitte läbimurdeliste uuendustega materjalide ja tehnoloogia vallas. Praegu on elektrisõidukites tavaliselt kasutatav kolmekomponentne liitiumaku ja liitiumraudfosfaataku mõlemad liitiumioonakud ja kõrgeima energiatihedusega liitiumaku on 260 Wh/kg. Tööstusharu usub üldiselt, et liitiumioonakude energiatihedus on piiri lähedal. 300Wh/kg on raske ületada.

Teise poolaja kaardimäng on alanud

Vaieldamatu tõsiasi on see, et kes suudab esimesena tehnilisest kitsaskohast läbi murda, suudab teisel poolajal võimalusest kinni haarata.

Tööstus- ja infotehnoloogiaministeerium avaldas juba 2019. aasta detsembris „Uue energiasõidukite tööstuse arengukava (2021-2035)“, mis hõlmas tahkisenergia akutehnoloogia teadus- ja arendustegevuse ning industrialiseerimise kiirendamist kui „uue energiaga sõidukite tuuma“. Tehnoloogiauuringute projekt”. Edendada tahkisaku riiklikule strateegilisele tasemele.

Viimastel aastatel on peamised autotootjad kodu- ja välismaal, nagu Toyota, Nissan Renault, GM, BAIC ja SAIC, hakanud kiirendama tahkisakude uurimis- ja arendustegevust ning industrialiseerimist. Samal ajal on alanud ka akufirmad nagu Tsingtao Energy, LG Chem ja Massachusetts Solid Energy Ettevalmistused tahkisakude tehaste ehitamiseks, sealhulgas juba kasutusele võetud pooljuhtakude tootmisliinid.

Võrreldes traditsiooniliste liitiumakudega on tahkispatareidel palju eeliseid, nagu suurem energiatihedus, parem ohutus ja väiksem suurus, ning tööstus peab neid toiteakude arengusuunaks.

Erinevalt liitiumakudest, mis kasutavad elektrolüütidena elektrolüüte, kasutab tahkisakude tehnoloogia juhtivate materjalidena liitiumi ja naatriumi tahkeid klaasühendeid. Kuna tahkel juhtival materjalil ei ole voolavust, on liitiumdendriitide probleem loomulikult lahendatud ning vahemembraani ja stabiilsuse tagamiseks grafiitanoodi materjali saab eemaldada, säästes palju ruumi. Nii saab aku piiratud ruumis elektroodimaterjalide osakaalu võimalikult palju suurendada, suurendades seeläbi energiatihedust. Teoreetiliselt võivad tahkisakud kergesti saavutada energiatiheduse üle 300 Wh/kg. Seekord väidab Weilai, et tema kasutatavad pooljuhtakud on saavutanud ülikõrge energiatiheduse 360Wh/kg.

Ka ülalmainitud tööstuse insaiderid usuvad, et see aku on oluline samm elektrifitseerimise tuleviku suunas. Tahkisakude energiatihedus ulatub eeldatavasti kaks kuni kolm korda praeguste liitium-ioonakude omast ning on kergem, pikem eluiga ja ohutum kui praegustel akudel.

Ohutus on alati olnud akutööstuse vari.

2020. aastal viidi minu riigis tagasi kokku 199 autot, mis hõlmasid 6,682,300 31 XNUMX sõidukit, millest XNUMX uut energiasõidukit kutsuti tagasi. Uute energiaga sõidukite ringlussevõtul võib aku põhjustada potentsiaalseid ohutusriske, nagu termiline ärajooks ja isesüttimine. See on ikka uute energiasõidukite ringlussevõtt. peamine põhjus. Seevastu tahkete elektrolüütide suurim omadus on see, et neid ei ole lihtne põletada, parandades seeläbi oluliselt uute energiasõidukite ohutust.

Toyota sisenes pooljuhtakude valdkonda väga varakult. Alates 2004. aastast on Toyota arendanud tahkisakusid ja kogunud esmakordset pooljuhtakutehnoloogiat. 2019. aasta mais eksponeeris Toyota proovitootmisetapis oleva tahkisaku näidiseid. Toyota plaani kohaselt kavatseb ta 2025. aastaks tõsta tahkisakude energiatihedust enam kui kahekordseks olemasolevate liitiumakude energiatiheduseni, mis peaks jõudma 450Wh/kg-ni. Selleks ajaks on tahkisakudega varustatud elektrisõidukitel märkimisväärselt suurenenud sõiduulatus, mis on võrreldav praeguste kütusesõidukitega.

Samal ajal teatas BAIC New Energy ka esimese tahkisakusüsteemiga varustatud puhta elektrilise prototüüpsõiduki kasutuselevõtu lõpuleviimisest. 2020. aasta alguses kuulutas BAIC New Energy välja 2029. aasta plaani, mis hõlmab liitium-ioonakudest, tahkisakudest ja kütusest koosneva kolm-ühes energiaajamisüsteemiga mitmekesise energiasüsteemi ehitamist. rakud.

Selle eelseisva ägeda lahingu jaoks on Ningde ajastu teinud ka vastava paigutuse.

2020. aasta mais paljastas CATL-i esimees Zeng Yuqun, et tõelised tahkisakud vajavad energiatiheduse suurendamiseks negatiivse elektroodina liitiummetalli. CATL jätkab investeerimist tipptasemel teadusuuringutesse ning tahkispatareide ja muude tehnoloogiate toodete uurimis- ja arendustegevusse.

Ilmselgelt on jõupatareide vallas vaikselt lahti läinud tahkisakudel põhinev segamislahing ning pooljuhtakudel põhinev tehnoloogiline liider saab vooluakude vallas veelahkmeks.

Tahkisakud seisavad endiselt silmitsi köidikutega

SNEResearchdi arvutuste kohaselt peaks minu riigi tahkisakude turu maht 3. aastal ulatuma 2025 miljardi jüaanini ja 20. aastal 2030 miljardi jüaanini.

Vaatamata tohutule tururuumile seisavad tahkispatareide, tehnoloogia ja kuludega silmitsi kaks suurt probleemi. Praegu on maailmas kolm peamist materjalisüsteemi tahkete akude tahkete elektrolüütide jaoks, nimelt täistahke polümeer, täistahke oksiid ja täistahke sulfiidelektrolüüt. Weilai mainitud tahke aku on tegelikult pooltahke aku, see tähendab vedel elektrolüüt ja oksiid-tahke elektrolüütide segamine.

Masstootmise võimaluste vaatenurgast võivad tahkisakud tõepoolest lahendada vedelakudega seotud praegused ohutusprobleemid. Kuna aga kahe esimese materjalisüsteemi juhtivus on pigem teoreetiline kui protsessiprobleem, vajab see selle lahendamiseks siiski teatud määral teadus- ja arendustegevuse investeeringuid. Lisaks ei saa sulfiidsüsteemi “tootmisohtudega” ajutiselt tõhusalt tegeleda. Ja kuluprobleem on suurem.

Tee tahkisakude industrialiseerimiseni on endiselt sageli takistatud. Kui soovite tõeliselt nautida tahkisakude energiatiheduse lisatasu, peate liitiummetallist negatiivse elektroodi süsteemi asendama suurema energiatihedusega. Seda saab saavutada tahkisakude ohutuse kaudu ja aku energiatihedus võib ulatuda üle 500 Wh/kg. Aga see raskus on ikka väga suur. Tahkispatareide uurimis- ja arendustegevus on veel laboratoorsete teaduslike katsete etapis, mis on industrialiseerimisest kaugel.

Näitena võib tuua selle, et 2020. aasta märtsis lasi Nezha Motors välja uue Nezha U mudeli, mis on varustatud tahkisakudega. Nezha Motorsi andmetel plaanib Nezha U eelmise aasta oktoobris tööstus- ja infotehnoloogiaministeeriumile aru anda. Toodetakse 500 komplekti. Praeguse seisuga on aga endiselt puudu 500 Nezha pooljuhtakuga autot.

Kuid isegi kui tahkispatareidel on arenenud tehnoloogia, peab masstootmine siiski lahendama vedelate liitiumakude kulukonkurentsi. Li Bin ütles ka, et tahkisakude masstootmise raskus seisneb selles, et kulud on liiga kõrged ja kuluprobleemiks on pooljuhtakude tehnoloogia turustamine. Suurim väljakutse.

Sisuliselt on sõiduulatus ja kasutuskulu (kogu sõiduki ja asendusaku maksumus) endiselt elektrisõidukite nõrgad lülid ning iga uue tehnoloogia edu peab need kaks suurt probleemi korraga lahendama. Arvutuste kohaselt on ka grafiitnegatiivset elektroodi kasutava tahkisaku kogumaksumus 158.8$/kWh, mis on 34% kõrgem kui vedelaku kogumaksumus 118.7$/kWh.

Üldiselt on tahkisakud alles üleminekujärgus ning tehnilised ja kuluprobleemid vajavad kiiret lahendamist. Sellegipoolest on toiteakude tööstuse jaoks mängu teises pooles endiselt esikohal pooljuhtakud.

Akutehnoloogia revolutsiooni uus voor on tulemas ja keegi ei taha lahingu teises pooles alla jääda.