지난 9월 2020일 Weilai에서 개최한 “7NIODay”에서 “현재 가장 앞선 기술 통합”으로 알려진 ET7의 정식 데뷔와 함께 전고체 배터리를 탑재한 Weilai ET2022도 발표되었습니다. 시장에서 에너지 밀도는 360Wh/kg에 달하며, 고체 배터리를 사용하면 Weilai ET7의 주행 거리가 한 번 충전으로 1,000km 이상에 도달할 수 있습니다.

그러나 Weilai의 설립자인 Li Bin은 Weilai 자동차가 솔리드 스테이트 배터리 공급업체와 매우 긴밀한 협력 관계를 맺고 있으며 확실히 업계 최고의 회사라고 말하면서 솔리드 스테이트 배터리 공급업체에 대해 침묵했습니다. Li Bin의 말에 따르면 외부 세계는 이 솔리드 스테이트 배터리 공급업체가 Ningde 시대에 있을 가능성이 있다고 의심하고 있습니다.

그러나 NIO의 솔리드 스테이트 배터리 공급 업체가 누구이든 상관없이 솔리드 스테이트 배터리는 신 에너지 차량 개발의 많은 문제에 대한 최상의 솔루션이며 전력 배터리 산업의 중요한 발전 방향이기도합니다.

전력 배터리 업계의 한 관계자는 전고체 배터리가 차세대 고성능 전력 배터리의 기술적 최고봉이 될 것이라고 믿습니다. “전고체 배터리 분야는 자동차 회사, 전력 배터리 회사, 투자 기관 및 과학 연구를 포함한 많은 시장 참가자와 함께 ‘군비 경쟁’의 단계에 들어섰습니다. 기관 등이 자본, 기술, 인재의 세 가지 측면에서 게임을 하고 있다. 그들이 변화를 추구하지 않는다면 그들은 게임에서 제외될 것입니다.”

전 세계의 전원 배터리

전력전지산업의 냉난방은 자동차신에너지산업과 불가분의 관계이며 자동차신에너지시장의 점진적인 회복과 함께 전력전지산업의 경쟁은 더욱 치열해지고 있다.

파워 배터리는 차량 원가의 30~40%를 차지하는 신에너지 차량의 ‘심장’으로 알려져 있다. 이러한 이유로 전력 배터리 산업은 한때 자동차 산업의 다음 시대의 돌파구로 여겨졌습니다. 그러나 정책 냉각과 외국 브랜드의 복귀로 전력 배터리 산업도 신에너지 자동차 산업과 동일한 심각한 도전에 직면해 있습니다.

Ningde 시대는 처음으로 심각한 도전에 직면했습니다.

13월 2020일, 한국 시장 조사 기관 SNEResearch는 2020년 전 세계 전력 배터리 시장에 대한 관련 데이터를 발표했습니다. 데이터에 따르면 137년에는 전기 자동차에 대한 전 세계 전력 배터리 설치 용량이 전년 대비 17GWh에 이를 것으로 예상됩니다. 그 중 CATL이 34년 연속 우승을 차지한 2%, 연간 설치용량은 XNUMXGWh로 전년 대비 XNUMX% 증가했다.

전력 배터리 회사의 경우 설치된 용량이 시장 위치를 ​​결정합니다. CATL의 설치용량은 여전히 ​​우위를 유지하고 있지만 글로벌 비즈니스 성장의 증가라는 관점에서 볼 때 CATL의 설치용량은 글로벌 성장률보다 훨씬 낮은 수준이다. 의심의 여지 없이 LG화학, 파나소닉, SKI로 대표되는 일본과 한국의 전력전지 기업들이 빠르게 성장하고 있다.

2013년 신에너지자동차 보조금 정책이 공식적으로 도입된 이후, 신에너지 자동차 산업과 밀접한 관련이 있는 전력전지 산업은 한때 급속한 발전을 이뤘다.

2015년 이후 공업정보화부는 “자동차용 배터리 산업 표준 및 표준” 및 “전원 배터리 제조업체 명부”와 같은 정책 문서를 발행했습니다. 일본과 한국의 전력 배터리 회사가 “퇴출”되고 국내 전력 배터리 산업의 발전이 정점에 이르렀습니다.

그러나 2019년 2020월 강화된 정책, 더 높은 문턱, 경로 변경으로 많은 전력 배터리 회사가 투쟁의 시기를 겪었고 결국 사라졌습니다. 20년까지 국내 전력전지 업체는 XNUMX개 이상으로 줄었다.

동시에, 외국인 투자 전력 배터리 회사는 중국 시장에서 지방을 이동할 준비가 된 지 오래입니다. 2018년부터 삼성SDI, LG화학, SKI 등 일본과 한국의 전력전지 업체들이 중국 시장의 ‘반격’을 가속화하고 전력전지 생산능력을 확대하기 시작했다. 이 중 삼성SDI와 LG화학의 전력전지 공장이 완공되어 생산에 들어갔다. 국내 전력전지 시장 중국, 일본, 한국의 ‘삼국지살’ 패턴을 제시하다.

가장 공격적인 기업은 LG화학이다. 테슬라 상하이 기가팩토리에서 생산하는 모델3 시리즈는 LG화학 배터리를 사용하기 때문에 LG화학의 급성장을 견인했을 뿐만 아니라 닝더 시대를 막았다. 2020년 XNUMX분기에는 원래 XNUMX위였던 LG화학이 닝더 시대를 단숨에 뛰어넘으며 세계 XNUMX위 전력전지 시장 점유율을 확보했다.

이와 동시에 BYD도 공세를 펼쳤다.

2020년 2022월 비야디는 블레이드 배터리를 출시해 제XNUMX자 자동차 회사에 공급하기 시작했다. Wang Chuanfu는 “완전 개방이라는 대전략 아래 BYD 배터리의 독립 분할이 의제에 올랐으며 XNUMX년경 IPO를 실시할 것으로 예상됩니다.”라고 말했습니다.

실제로 블레이드 배터리는 배터리 생산 및 처리 기술의 개선에 관한 것이지 재료 및 기술의 획기적인 혁신이 아닙니다. 현재 전기자동차에 일반적으로 사용되는 삼원리튬전지와 인산철리튬전지는 모두 리튬이온전지이며 에너지밀도가 가장 높은 리튬전지는 260Wh/kg이다. 업계에서는 일반적으로 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도가 한계에 가깝다고 생각합니다. 300Wh/kg을 초과하는 것은 어렵습니다.

후반전 카드게임이 시작되었습니다

부정할 수 없는 사실은 기술적 병목 현상을 먼저 돌파하는 사람이 후반에 기회를 잡을 수 있다는 것입니다.

공업정보통신부는 이미 2019년 2021월에 “에너지 자동차 신산업 육성 계획(2035-XNUMX)”을 발표했으며, 여기에는 전고체 전력 배터리 기술의 연구개발 및 산업화를 “에너지 자동차 신에너지 핵심기술”로 가속화하는 내용이 포함되어 있습니다. 기술 연구 프로젝트”. 전고체 전지를 국가 전략 수준으로 승격합니다.

최근 몇 년 동안 Toyota, Nissan Renault, GM, BAIC 및 SAIC와 같은 국내외 주요 자동차 회사는 전고체 배터리의 R&D 및 산업화에 박차를 가하기 시작했습니다. 이와 함께 칭다오에너지, LG화학, 매사추세츠 솔리드에너지 등 배터리 업체들도 이미 가동에 들어간 전고체전지 생산라인을 포함해 전고체전지 공장 건설을 위한 준비를 시작했다.

전고체 배터리는 기존의 리튬 배터리와 비교할 때 높은 에너지 밀도, 더 나은 안전성, 더 작은 크기와 같은 많은 장점을 가지고 있으며 업계에서는 전력 배터리의 개발 방향으로 간주합니다.

전해질을 전해질로 사용하는 리튬 배터리와 달리 전고체 배터리 기술은 리튬과 나트륨으로 구성된 고체 유리 화합물을 전도성 물질로 사용합니다. 고체 전도성 물질은 유동성이 없기 때문에 리튬 덴드라이트의 문제가 자연스럽게 해결되고 안정성을 보장하는 중간 격막과 흑연 양극 물질을 제거할 수 있어 많은 공간을 절약할 수 있습니다. 이와 같이 제한된 전지 공간에서 전극 물질의 비율을 최대한 높일 수 있어 에너지 밀도를 높일 수 있다. 이론적으로 전고체 배터리는 300Wh/kg 이상의 에너지 밀도를 쉽게 달성할 수 있습니다. 이번에 Weilai는 사용하는 전고체 배터리가 360Wh/kg의 초고에너지 밀도를 달성했다고 주장합니다.

앞서 언급한 업계 관계자들도 이 배터리가 전기화의 미래를 향한 중요한 발걸음이 될 것이라고 믿고 있습니다. 전고체 배터리의 에너지 밀도는 현재 리튬 이온 배터리의 XNUMX~XNUMX배에 이를 것으로 예상되며, 현재 배터리보다 더 가볍고, 더 길고, 더 안전할 것입니다.

안전은 항상 전력 배터리 산업의 그림자였습니다.

2020년에 우리나라는 199대의 차량을 포함하여 총 6,682,300대의 자동차 리콜을 실시했으며 그 중 31대의 신에너지 차량이 리콜되었습니다. 신에너지 차량의 재활용에서 전원 배터리는 열 폭주 및 자연 발화와 같은 잠재적인 안전 위험을 가질 수 있습니다. 그것은 여전히 ​​신에너지 자동차의 재활용입니다. 주된 이유. 이에 반해 고체전해질의 가장 큰 특징은 쉽게 연소되지 않아 신에너지 자동차의 안전성을 근본적으로 향상시킨다는 점이다.

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.

동시에 BAIC New Energy는 전고체 배터리 시스템이 장착된 최초의 순수 전기 프로토타입 차량의 시운전 완료도 발표했습니다. 2020년 초, BAIC New Energy는 리튬 이온 배터리, 전고체 배터리 및 연료의 “2029-in-XNUMX” 에너지 구동 시스템으로 다양한 에너지 시스템 구축을 포함하는 “XNUMX 계획”을 발표했습니다. 세포.

다가오는 이 치열한 전투를 위해 Ningde 시대도 해당 레이아웃을 만들었습니다.

2020년 XNUMX월 CATL의 Zeng Yuqun 회장은 진정한 고체 배터리는 에너지 밀도를 높이기 위해 음극으로 리튬 금속이 필요하다고 밝혔습니다. CATL은 전고체 배터리 및 기타 기술에 대한 첨단 연구 및 제품 R&D에 계속 투자하고 있습니다.

분명히 전원 배터리 분야에서는 전고체 배터리를 기반으로 한 재밍 전투가 조용히 시작되었으며, 전고체 배터리를 기반으로 한 기술 리더십은 전원 배터리 분야에서 분수령이 될 것입니다.

전고체 배터리는 여전히 족쇄에 직면

SNEResearchd의 계산에 따르면 우리나라의 전고체 배터리 시장 규모는 3년 2025억 위안, 20년 2030억 위안에 이를 것으로 예상됩니다.

거대한 시장 공간에도 불구하고 전고체 배터리가 직면한 두 가지 주요 문제는 기술과 비용입니다. 현재 전 세계적으로 전고체 전지의 고체 전해질을 위한 세 가지 주요 재료 시스템, 즉 폴리머 전고체, 산화물 전고체 및 황화물 전고체 전해질이 있습니다. Weilai가 언급한 고체 전지는 실제로 반고체 전지, 즉 액체 전해질과 산화물 고체 전해질의 혼합입니다.

대량 생산 가능성의 관점에서 고체 배터리는 실제로 액체 배터리의 현재 안전 문제를 해결할 수 있습니다. 그러나 처음 두 물질계의 전도도는 공정상의 문제라기 보다는 이론적인 문제이기 때문에 이를 해결하기 위해서는 여전히 어느 정도의 R&D 투자가 필요하다. 또한 황화물 시스템의 “생산 위험”을 일시적으로 효과적으로 처리할 수 없습니다. 그리고 비용 문제가 더 큽니다.

전고체 전지의 산업화로 가는 길은 여전히 ​​자주 방해를 받고 있습니다. 솔리드 스테이트 배터리의 에너지 밀도 보너스를 진정으로 즐기려면 리튬 금속 음극 시스템을 더 높은 에너지 밀도로 교체해야 합니다. 이것은 전고체 배터리의 안전성을 통해 달성할 수 있으며 배터리 에너지 밀도는 500Wh/kg 이상에 도달할 수 있습니다. 그러나 이 어려움은 여전히 ​​매우 큽니다. 전고체 전지의 연구 개발은 아직 산업화와는 거리가 먼 실험실 과학 실험 단계에 있습니다.

2020년 500월 Nezha Motors가 전고체 배터리를 탑재한 Nezha U의 새 모델을 출시한 것을 예로 들 수 있습니다. 네자자동차에 따르면 네자유는 지난해 500월 산업정보통신부에 보고할 예정이다. XNUMX세트가 생산됩니다. 그러나 현재까지 XNUMX개의 Nezha 솔리드 스테이트 배터리 자동차가 여전히 누락되어 있습니다.

그러나 전고체 전지가 기술이 성숙하더라도 액체 리튬 전지와의 원가 경쟁을 해결하기 위해서는 양산이 여전히 필요하다. Li Bin은 또한 전고체 전지의 대량 생산의 어려움은 비용이 너무 비싸고 비용 문제는 전고체 전지 기술의 상용화라고 말했습니다. 가장 큰 도전.

기본적으로 주행 거리와 사용 비용(전체 차량 및 교체 배터리 비용)은 여전히 ​​전기 자동차의 취약한 연결 고리이며 새로운 기술의 성공은 이 두 가지 주요 문제를 동시에 해결해야 합니다. 계산에 따르면 흑연 음극도 함께 사용하는 전고체 전지의 총 비용은 158.8$/kWh로 액체 전지의 총 비용인 34$/kWh보다 118.7% 더 높습니다.

전체적으로 전고체 전지는 아직 과도기 단계에 있으며 기술 및 비용 문제를 시급히 해결해야 합니다. 그럼에도 불구하고 전력 배터리 산업의 경우 솔리드 스테이트 배터리는 게임 후반부에 여전히 높은 위치에 있습니다.

배터리 기술 혁명의 새로운 라운드가 다가오고 있으며 누구도 후반전에서 뒤처지고 싶어하지 않습니다.