9 қаңтарда Вейлай өткізген «2020NIODay» шарасында «қазіргі уақытта ең озық технология интеграциясы» ретінде белгілі ET7 ресми дебютінен басқа Weilai ET7 қатты күйдегі батареялармен жабдықталғаны жарияланды. 2022 жылдың төртінші тоқсанында болады. Нарықта оның энергия тығыздығы 360 Вт сағ/кг жетеді, ал қатты күйдегі аккумуляторлармен Weilai ET7 жүгірісі бір зарядта 1,000 километрден аса алады.

Дегенмен, Weilai негізін қалаушы Ли Бин қатты күйдегі аккумуляторларды жеткізуші туралы үндемеді, тек Weilai Automobile қатты күйдегі аккумулятор жеткізушілерімен өте тығыз ынтымақтастық қарым-қатынаста екенін және сөзсіз саланың жетекші компаниясы екенін айтты. Ли Биннің сөздеріне сүйене отырып, сыртқы әлем бұл қатты күйдегі батарея жеткізушісі Ниндэ дәуірінде болуы мүмкін деп күдіктенеді.

Бірақ NIO-ның қатты күйдегі аккумуляторды жеткізушісі кім болса да, қатты күйдегі батареялар жаңа энергетикалық көліктерді жасаудағы көптеген мәселелердің ең жақсы шешімі болып табылады және олар сонымен қатар қуат батареялары өнеркәсібіндегі маңызды даму бағыты болып табылады.

A person in the power battery industry believes that solid-state batteries will be the technological commanding heights of the next generation of high-performance power batteries. “The field of solid-state batteries has entered the stage of an’arms race’ with many market participants, including car companies, power battery companies, investment institutions, and scientific research. Institutions and others are playing games in the three aspects of capital, technology, and talent. If they don’t seek change, they will be out of the game.”

Бүкіл әлем бойынша қуат батареясы

Электр аккумуляторлық батарея өнеркәсібін жылыту және салқындату жаңа энергетикалық автомобиль өнеркәсібінен ажырағысыз және жаңа энергетикалық автомобиль нарығының бірте-бірте қалпына келуімен қуат батареясы өнеркәсібіндегі бәсекелестік барған сайын қатал бола бастады.

Айта кету керек, қуат аккумуляторы көлік құнының 30% -дан 40% -на дейін жаңа энергетикалық көліктердің «жүрегі» ретінде белгілі. Осы себепті, электр батареялары өнеркәсібі бір кездері автомобиль өнеркәсібінің келесі дәуіріндегі серпіліс нүктесі болып саналды. Дегенмен, саясаттың салқындауы және шетелдік брендтердің қайтарылуымен қуат батареялары өнеркәсібі де жаңа энергетикалық автомобиль өнеркәсібі сияқты ауыр қиындықтарға тап болды.

Ниндэ дәуірі ең бірінші ауыр сынақтарға тап болды.

13 қаңтарда оңтүстік кореялық SNEResearch нарықты зерттеу ұйымы 2020 жылғы қуат аккумуляторларының дүниежүзілік нарығы туралы тиісті деректерді жариялады. Деректер 2020 жылы электр көліктеріндегі қуат аккумуляторларының жаһандық орнатылған қуаты 137 ГВт/сағ-қа жететінін көрсетеді, бұл өткен жылмен салыстырғанда 17%, оның ішінде CATL төртінші жыл қатарынан чемпионатты жеңіп алды және жылдық орнатылған қуат 34 ГВт/сағ-қа жетті, бұл бір жылмен салыстырғанда 2%-ға өсті.

Электр аккумуляторлық компаниялар үшін орнатылған қуат олардың нарықтағы орнын анықтайды. CATL орнатылған қуаттылығы бұрынғысынша артықшылықты сақтағанымен, бизнестің жаһандық өсуінің ұлғаюы тұрғысынан алғанда, CATL орнатылған қуаты жаһандық өсу қарқынынан әлдеқайда төмен. LG Chem, Panasonic және SKI ұсынатын жапондық және корейлік қуат аккумуляторлары компаниялары тез дамып келе жатқаны күмәнсіз.

Жаңа энергетикалық көлік құралдарын субсидиялау саясаты 2013 жылы ресми түрде енгізілгендіктен, жаңа энергетикалық көлік өнеркәсібімен тығыз байланысты қуат батареясы өнеркәсібі бір кездері қарқынды дамуды бастады.

2015 жылдан кейін Индустрия және ақпараттық технологиялар министрлігі «Автомобильдік қуат аккумуляторы саласының стандарттары мен стандарттары» және «Электр батареяларын өндірушілердің анықтамалығы» сияқты бағдарламалық құжаттарды шығарды. Жапондық және оңтүстік кореялық аккумуляторлық аккумуляторлық компаниялар «қуатты», ал отандық электр аккумуляторлары өнеркәсібінің дамуы шарықтау шегіне жетті.

Алайда, 2019 жылдың маусымында күшейтілген саясатпен, жоғары шектермен және бағыттардағы өзгерістермен көптеген аккумулятор компаниялары күрес кезеңін бастан кешірді және ақырында жоғалып кетті. 2020 жылға қарай отандық электр аккумуляторларын шығаратын компаниялардың саны 20-дан астамға дейін қысқарды.

Сонымен қатар, шетелдік инвестицияланған қуат аккумуляторы компаниялары Қытай нарығындағы майды жылжытуға әлдеқашан дайын. 2018 жылдан бастап Samsung SDI, LG Chem, SKI және т.б. сияқты жапондық және кореялық аккумуляторлық аккумуляторлық компаниялар Қытай нарығының «қарсы шабуылын» жеделдетіп, қуат аккумуляторын өндіру қуатын кеңейте бастады. Олардың ішінде Samsung SDI және LG Chem аккумуляторлары зауыттары аяқталып, өндіріске енгізілді. Отандық қуат батареялары нарығы Қытай, Жапония және Оңтүстік Кореяның «Үш патшалықты өлтіру» үлгісін ұсынады.

Ең агрессивті – LG Chem. Tesla’s Shanghai Gigafactory шығарған Модель 3 сериясы LG Chem аккумуляторларын пайдаланатындықтан, ол LG Chem-тің қарқынды өсуіне ықпал етіп қана қоймай, сонымен қатар Ниндде дәуірін тежеді. 2020 жылдың бірінші тоқсанында бастапқыда үшінші орынға ие болған LG Chem Ningde дәуірін бір сәтте басып озды және нарықтағы үлесі бар әлемдегі ең ірі қуат аккумуляторлық компания болды.

Сонымен бірге BYD де шабуылға шықты.

2020 жылдың наурыз айында BYD пышақ батареяларын шығарып, оларды үшінші тарап автомобиль компанияларына жеткізе бастады. Ван Чуанфу: «Толық ашудың үлкен стратегиясы бойынша BYD батареясын тәуелсіз бөлу күн тәртібіне қойылды және ол 2022 жылы IPO өткізеді деп күтілуде» деді.

Шындығында, пышақ батареялары аккумуляторды өндіру мен өңдеу технологиясын жақсартуға және материалдар мен технологиядағы серпінді инновацияларға көбірек қатысты. Қазіргі уақытта электрлік көліктерде жиі қолданылатын үштік литий батареясы және литий темір фосфатты батарея екеуі де литий-ионды батареялар болып табылады, ал ең жоғары энергия тығыздығы 260 Вт/кг литий батареясы. Өнеркәсіп әдетте литий-иондық батареялардың энергия тығыздығы шекке жақын деп санайды. 300Втсағ/кг-нан асу қиын.

Екінші тайм карта ойыны басталды

Даусыз шындық, кім бірінші болып техникалық тығырықтан өте алса, екінші таймда мүмкіндікті пайдалана алады.

2019 жылдың желтоқсанында Индустрия және ақпараттық технологиялар министрлігі «Жаңа энергетикалық көліктің өзегі» ретінде қатты денеден қуат алатын батарея технологиясын ҒЗТКЖ және индустрияландыруды жеделдетуді қамтитын «Жаңа энергетикалық көлік индустриясын дамыту жоспарын (2021-2035)» шығарды. Технологияларды зерттеу жобасы». Қатты күйдегі батареяны ұлттық стратегиялық деңгейге көтеріңіз.

Соңғы жылдары Toyota, Nissan Renault, GM, BAIC және SAIC сияқты отандық және шетелдегі негізгі автомобиль компаниялары қатты күйдегі батареяларды ҒЗТКЖ және индустрияландыруды күшейте бастады. Сонымен қатар, Tsingtao Energy, LG Chem және Massachusetts сияқты аккумулятор компаниялары қатты денелі аккумулятор зауыттарын салуға дайындық жұмыстарын бастады, оның ішінде қатты күйдегі батареяларды өндіру желілері іске қосылды.

Дәстүрлі литий батареяларымен салыстырғанда, қатты күйдегі батареялар жоғары энергия тығыздығы, жақсырақ қауіпсіздік және кішірек өлшем сияқты көптеген артықшылықтарға ие және өнеркәсіп қуат батареяларын дамыту бағыты болып саналады.

Электролиттерді электролит ретінде пайдаланатын литий батареяларынан айырмашылығы, қатты күйдегі батареялар технологиясы өткізгіш материал ретінде литий мен натрийден жасалған қатты шыны қосылыстарын пайдаланады. Қатты өткізгіш материалдың өтімділігі болмағандықтан, литий дендриттері мәселесі табиғи түрде шешіледі және тұрақтылықты қамтамасыз ету үшін аралық диафрагма мен графит анодтық материалды алып тастауға болады, бұл көп орынды үнемдейді. Осылайша, батареяның шектеулі кеңістігінде электродтық материалдардың үлесін мүмкіндігінше арттыруға болады, осылайша энергия тығыздығын арттырады. Теориялық тұрғыдан қатты күйдегі батареялар 300 Вт/сағ-тан астам энергия тығыздығына оңай қол жеткізе алады. Бұл жолы Вейлай ол қолданатын қатты күйдегі батареялар 360 Вт сағ/кг ультра жоғары энергия тығыздығына қол жеткізді деп мәлімдейді.

Жоғарыда аталған сала мамандары да бұл аккумулятор электрлендірудің болашағына маңызды қадам болады деп есептейді. Қатты күйдегі батареялардың энергия тығыздығы қазіргі литий-ионды батареяларға қарағанда екі-үш есеге жетеді және ағымдағы батареяларға қарағанда жеңілірек, қызмет ету мерзімі ұзағырақ және қауіпсіз болады деп күтілуде.

Қауіпсіздік әрқашан қуат батареялары өнеркәсібінің көлеңкесі болды.

2020 жылы менің елім 199 6,682,300 31 көлікті қамтитын барлығы XNUMX автокөлікті кері қайтарып алуды жүзеге асырды, оның ішінде XNUMX жаңа энергетикалық көлік кері қайтарылды. Жаңа энергетикалық көліктерді қайта өңдеу кезінде қуат аккумуляторында термиялық қашу және өздігінен жану сияқты ықтимал қауіпсіздік қауіптері болуы мүмкін. Бұл әлі де жаңа энергетикалық көліктерді қайта өңдеу болып табылады. негізгі себебі. Керісінше, қатты электролиттердің ең үлкен ерекшелігі – оларды жағу оңай емес, осылайша жаңа энергетикалық көліктердің қауіпсіздігін түбегейлі жақсартады.

Toyota entered the field of solid-state batteries very early. Since 2004, Toyota has been developing all-solid-state batteries and has accumulated first-hand solid-state battery technology. In May 2019, Toyota exhibited samples of its all-solid-state battery that is in the trial production stage. According to Toyota’s plan, it plans to increase the energy density of solid-state batteries to more than twice the energy density of existing lithium batteries by 2025, which is expected to reach 450Wh/kg. By then, electric vehicles equipped with solid-state batteries will have a significant increase in cruising range, which is comparable to current fuel vehicles.

Сонымен бірге, BAIC New Energy компаниясы қатты күйдегі аккумулятор жүйесімен жабдықталған алғашқы таза электрлік прототипті көлікті пайдалануға берудің аяқталғанын хабарлады. 2020 жылдың басында BAIC New Energy «2029 жоспарын» жариялады, ол литий-ионды батареялардан, қатты денелі батареялардан және отыннан тұратын «үш-бірде» энергетикалық жетек жүйесі бар әртараптандырылған энергетикалық жүйенің құрылысын қамтиды. жасушалар.

Бұл алдағы кескілескен шайқас үшін Ниндэ дәуірі де сәйкес макет жасады.

2020 жылдың мамыр айында CATL төрағасы Зенг Юцюнь шынайы қатты күйдегі батареяларға энергия тығыздығын арттыру үшін теріс электрод ретінде литий металы қажет екенін анықтады. CATL қатты күйдегі аккумуляторлар мен басқа технологиялар бойынша озық зерттеулерге және өнімнің ҒЗТКЖ-ға инвестициялауды жалғастыруда.

Әлбетте, қуат батареялары саласында қатты күйдегі батареяларға негізделген кептеліс шайқасы тыныш басталды, ал қатты күйдегі батареяларға негізделген технологиялық көшбасшылық қуат батареялары саласындағы су айрыққа айналады.

Қатты күйдегі батареялар әлі де бұғауларға тап болады

SNEResearchd есептеулеріне сәйкес, менің елімнің қатты күйдегі батарея нарығы 3 жылы 2025 миллиард юаньға және 20 жылы 2030 миллиард юаньға жетеді деп күтілуде.

Үлкен нарық кеңістігіне қарамастан, қатты күйдегі аккумуляторлар, технология және баға алдында тұрған екі негізгі мәселе бар. Қазіргі уақытта әлемде қатты күйдегі аккумуляторлардағы қатты электролиттер үшін үш негізгі материалдық жүйе бар, атап айтқанда полимер толық қатты, оксид толық қатты және сульфидті барлық қатты электролиттер. Вейлай айтқан қатты күйдегі батарея шын мәнінде жартылай қатты батарея, яғни сұйық электролит және оксидті қатты электролиттердің араласуы.

Жаппай өндіріс мүмкіндіктері тұрғысынан қатты күйдегі батареялар сұйық батареялардың қазіргі қауіпсіздік мәселелерін шеше алады. Дегенмен, алғашқы екі материалды жүйенің өткізгіштігі процесс мәселесінен гөрі теориялық мәселе болғандықтан, оны шешу үшін әлі де белгілі бір ҒЗТКЖ инвестициялары қажет. Сонымен қатар, сульфидті жүйенің «өндірістік қауіптерімен» уақытша тиімді күресу мүмкін емес. Ал шығын мәселесі үлкенірек.

Қатты күйдегі аккумуляторларды индустрияландыру жолында әлі де жиі кедергілер бар. Қатты күйдегі батареялардың энергия тығыздығы бонусынан шынымен ләззат алғыңыз келсе, литий металл теріс электрод жүйесін жоғарырақ энергия тығыздығымен ауыстыруыңыз керек. Бұған қатты күйдегі батареялардың қауіпсіздігі арқылы қол жеткізуге болады және батареяның энергия тығыздығы 500 Вт сағ/кг-нан жоғары болуы мүмкін. Бірақ бұл қиындық әлі де өте үлкен. Қатты күйдегі батареяларды зерттеу және әзірлеу әлі де индустрияландырудан алыс зертханалық ғылыми эксперимент сатысында.

Мысал келтіруге болатын мысал, 2020 жылдың наурыз айында Nezha Motors қатты күйдегі батареялармен жабдықталған Nezha U жаңа моделін шығарды. Нежа Моторстың айтуынша, Нежа У өткен жылдың қазан айында Индустрия және ақпараттық технологиялар министрлігіне есеп беруді жоспарлап отыр. 500 комплект шығарылады. Дегенмен, қазіргі уақытта 500 қатты күйдегі аккумуляторлы Nezha көліктері әлі де жоқ.

Дегенмен, қатты күйдегі батареялар жетілген технологияға ие болса да, жаппай өндіріс сұйық литий батареяларымен құны бәсекелестігін шешуі керек. Ли Бин сондай-ақ қатты күйдегі аккумуляторларды жаппай өндірудің қиындығы құнының тым жоғары болуы, ал шығын мәселесі қатты күйдегі батарея технологиясын коммерцияландыру екенін айтты. Ең үлкен сынақ.

Негізінде, круиздік диапазон және пайдалану құны (барлық көлік құралының және ауыстыру батареясының құны) әлі де электр көліктерінің әлсіз буындары болып табылады және кез келген жаңа технологияның жетістігі осы екі негізгі мәселені бір уақытта шешуі керек. Есептеулер бойынша, графит теріс электродты да пайдаланатын қатты күйдегі аккумулятордың жалпы құны 158.8$/кВт/сағ құрайды, бұл сұйық аккумулятордың жалпы құны 34$/кВтсағ-тан 118.7%-ға жоғары.

Тұтастай алғанда, қатты күйдегі аккумуляторлар әлі де өтпелі кезеңде, техникалық және шығын мәселелерін шұғыл шешу қажет. Осыған қарамастан, қуат батареялары өнеркәсібі үшін қатты күйдегі батареялар ойынның екінші жартысында әлі де жоғары орын болып табылады.

Батарея технологиясы революциясының жаңа раунды келе жатыр және ешкім шайқастың екінші жартысында артта қалғысы келмейді.