Op 9 januari werd op de “2020NIODag” van Weilai, naast het officiële debuut van de ET7, die bekend staat als de “momenteel meest geavanceerde technologie-integratie”, ook aangekondigd dat de Weilai ET7 uitgerust met solid-state batterijen zal in het vierde kwartaal van 2022 zijn. Op de markt bereikt de energiedichtheid 360 Wh/kg, en met solid-state batterijen kan de kilometerstand van de Weilai ET7 meer dan 1,000 kilometer bereiken op een enkele lading.

However, Li Bin, the founder of Weilai, was silent on the supplier of solid-state batteries, saying only that Weilai Automobile has a very close cooperative relationship with solid-state battery suppliers and is definitely the industry’s leading company. Based on Li Bin’s words, the outside world suspects that this solid-state battery supplier is likely to be in the Ningde era.

Maar wie de leverancier van vaste-stofbatterijen van NIO ook is, vaste-stofbatterijen zijn de beste oplossing voor veel problemen bij de ontwikkeling van nieuwe energievoertuigen, en ze zijn ook een belangrijke ontwikkelingsrichting in de energiebatterij-industrie.

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.”

Power batterij over de hele wereld

De verwarming en koeling van de energie-accu-industrie zijn onlosmakelijk verbonden met de nieuwe energie-auto-industrie, en met het geleidelijke herstel van de nieuwe-energie-automarkt, is de concurrentie in de energie-accu-industrie steeds heviger geworden.

Het is vermeldenswaard dat de power-batterij bekend staat als het “hart” van nieuwe energievoertuigen, goed voor 30% tot 40% van de kosten van het voertuig. Om deze reden werd de energiebatterij-industrie ooit beschouwd als een doorbraak in het volgende tijdperk van de auto-industrie. Met de afkoeling van het beleid en de terugkeer van buitenlandse merken, wordt de energiebatterij-industrie echter ook geconfronteerd met dezelfde ernstige uitdagingen als de auto-industrie voor nieuwe energie.

Het Ningde-tijdperk was het eerste dat met grote uitdagingen te maken kreeg.

Op 13 januari maakte de Zuid-Koreaanse marktonderzoeksorganisatie SNEResearch relevante gegevens bekend over de wereldwijde markt voor energiebatterijen in 2020. Uit gegevens blijkt dat in 2020 de wereldwijd geïnstalleerde capaciteit van stroombatterijen in elektrische voertuigen 137 GWh zal bereiken, een jaar-op-jaar toename van 17%, waarvan CATL voor het vierde achtereenvolgende jaar het kampioenschap won, en de jaarlijkse geïnstalleerde capaciteit bereikte 34 GWh, een stijging van 2% op jaarbasis.

Voor power-accubedrijven bepaalt het opgestelde vermogen hun marktpositie. Hoewel de geïnstalleerde capaciteit van de CATL nog steeds een voordeel behoudt, is de geïnstalleerde capaciteit van de CATL vanuit het perspectief van de toename van de wereldwijde bedrijfsgroei veel lager dan het wereldwijde groeipercentage. Ongetwijfeld breiden Japanse en Koreaanse energiebatterijbedrijven, vertegenwoordigd door LG Chem, Panasonic en SKI, snel uit.

Sinds het nieuwe subsidiebeleid voor energievoertuigen in 2013 officieel werd ingevoerd, heeft de accu-industrie, die nauw verwant is aan de nieuwe energie-voertuigindustrie, ooit een snelle ontwikkeling ingeluid.

Na 2015 heeft het ministerie van Industrie en Informatietechnologie beleidsdocumenten uitgegeven zoals “Automotive Power Battery Industry Standards and Standards” en “Power Battery Manufacturers Directory”. Japanse en Zuid-Koreaanse stroombatterijbedrijven werden “verdreven” en de ontwikkeling van de binnenlandse stroombatterijindustrie bereikte zijn hoogtepunt.

However, in June 2019, with tightened policies, higher thresholds, and changes in routes, a large number of power battery companies experienced a period of struggle and eventually disappeared. By 2020, the number of domestic power battery companies has been reduced to more than 20.

Tegelijkertijd zijn in het buitenland geïnvesteerde energiebatterijbedrijven al lang klaar om het vet op de Chinese markt te verplaatsen. Sinds 2018 zijn Japanse en Koreaanse stroombatterijbedrijven zoals Samsung SDI, LG Chem, SKI, enz. begonnen de “tegenaanval” van de Chinese markt te versnellen en de productiecapaciteit van stroombatterijen uit te breiden. Onder hen zijn de power battery-fabrieken van Samsung SDI en LG Chem voltooid en in productie genomen. De binnenlandse markt voor stroomaccu’s Presentatie van het “Three Kingdoms Killing” -patroon van China, Japan en Zuid-Korea.

De meest agressieve is LG Chem. Aangezien de Model 3-serie geproduceerd door Tesla’s Shanghai Gigafactory LG Chem-batterijen gebruikt, heeft het niet alleen de snelle groei van LG Chem gestimuleerd, maar ook het Ningde-tijdperk geblokkeerd. In het eerste kwartaal van 2020 overtrof LG Chem, dat oorspronkelijk op de derde plaats stond, in één klap het Ningde-tijdperk en werd het ‘s werelds grootste energiebatterijbedrijf met marktaandeel.

Tegelijkertijd lanceerde BYD ook een offensief.

In March 2020, BYD released blade batteries and began supplying them to third-party car companies. Wang Chuanfu said, “Under the grand strategy of full opening up, the independent split of BYD Battery has been put on the agenda, and it is expected to conduct an IPO around 2022.”

In feite gaat het bij blade-batterijen meer om verbeteringen in de productie en verwerkingstechnologie van batterijen, en niet om baanbrekende innovaties op het gebied van materialen en technologie. Momenteel zijn de ternaire lithiumbatterij en lithiumijzerfosfaatbatterij die gewoonlijk in elektrische voertuigen worden gebruikt, beide lithium-ionbatterijen, en de lithiumbatterij met de hoogste energiedichtheid is 260 Wh/kg. De industrie is over het algemeen van mening dat de energiedichtheid van lithium-ionbatterijen dicht bij de limiet ligt. Het is moeilijk om 300Wh/kg te overschrijden.

Het kaartspel van de tweede helft is begonnen

An undeniable fact is that whoever can break through the technical bottleneck first will be able to seize the opportunity in the second half.

As early as December 2019, the Ministry of Industry and Information Technology released the “New Energy Vehicle Industry Development Plan (2021-2035)”, which included accelerating the R&D and industrialization of solid-state power battery technology as a “New Energy Vehicle Core Technology Research Project”. Promote the solid-state battery to the national strategic level.

In recent years, mainstream automobile companies at home and abroad, such as Toyota, Nissan Renault, GM, BAIC, and SAIC, have begun to step up the R&D and industrialization of solid-state batteries. At the same time, battery companies such as Tsingtao Energy, LG Chem, and Massachusetts Solid Energy Preparations for the construction of solid-state battery factories have also begun, including solid-state battery production lines that have already been put into operation.

Vergeleken met traditionele lithiumbatterijen hebben solid-state batterijen veel voordelen, zoals een hogere energiedichtheid, betere veiligheid en kleinere afmetingen, en worden ze door de industrie beschouwd als de ontwikkelingsrichting van stroombatterijen.

In tegenstelling tot lithiumbatterijen die elektrolyten als elektrolyten gebruiken, gebruikt solid-state batterijtechnologie vaste glasverbindingen gemaakt van lithium en natrium als geleidende materialen. Omdat het vaste geleidende materiaal geen vloeibaarheid heeft, is het probleem van lithiumdendrieten op natuurlijke wijze opgelost en kunnen het tussenmembraan en het grafietanodemateriaal worden verwijderd om de stabiliteit te garanderen, wat veel ruimte bespaart. Op deze manier kan het aandeel elektrodematerialen zoveel mogelijk worden vergroot in de beperkte ruimte van de batterij, waardoor de energiedichtheid wordt verhoogd. In theorie kunnen solid-state batterijen gemakkelijk een energiedichtheid van meer dan 300 Wh/kg bereiken. Deze keer beweert Weilai dat de solid-state batterijen die het gebruikt een ultrahoge energiedichtheid van 360Wh/kg hebben bereikt.

The above-mentioned industry insiders also believe that this battery will be an important step towards the future of electrification. The energy density of solid-state batteries is expected to reach two to three times that of current lithium-ion batteries, and will be lighter, longer life, and safer than current batteries.

Veiligheid is altijd een schaduw geweest over de power-accu-industrie.

In 2020 heeft mijn land in totaal 199 auto’s teruggeroepen, waarbij 6,682,300 voertuigen betrokken waren, waarvan 31 nieuwe energievoertuigen. Bij het recyclen van voertuigen met nieuwe energie kan de elektrische batterij potentiële veiligheidsrisico’s met zich meebrengen, zoals oververhitting en zelfontbranding. Het is nog steeds het recyclen van voertuigen met nieuwe energie. belangrijkste reden. Het grootste kenmerk van vaste elektrolyten is daarentegen dat ze niet gemakkelijk te verbranden zijn, waardoor de veiligheid van voertuigen met nieuwe energie fundamenteel wordt verbeterd.

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.

Tegelijkertijd kondigde BAIC New Energy ook de voltooiing aan van de ingebruikname van het eerste puur elektrische prototype van een voertuig uitgerust met een solid-state batterijsysteem. Begin 2020 kondigde BAIC New Energy het “2029-plan” aan, dat de bouw omvat van een gediversifieerd energiesysteem met een “drie-in-één” energieaandrijfsysteem van lithium-ionbatterijen, solid-state batterijen en brandstof cellen.

Voor deze aanstaande felle strijd heeft het Ningde-tijdperk ook een bijbehorende lay-out gemaakt.

In mei 2020 onthulde Zeng Yuqun, voorzitter van CATL, dat echte solid-state batterijen lithiummetaal nodig hebben als de negatieve elektrode om de energiedichtheid te verhogen. CATL blijft investeren in baanbrekend onderzoek en product-R&D in solid-state batterijen en andere technologieën.

Het is duidelijk dat op het gebied van power-batterijen een jammende strijd op basis van solid-state batterijen stilletjes is begonnen, en het technologisch leiderschap op basis van solid-state batterijen zal een keerpunt worden op het gebied van power-batterijen.

Solid-state batterijen hebben nog steeds te maken met boeien

Volgens de berekeningen van SNEResearchd zal de markt voor solid-state batterijen in mijn land naar verwachting 3 miljard yuan bereiken in 2025 en 20 miljard yuan in 2030.

Ondanks de enorme marktruimte zijn er twee grote problemen waarmee solid-state batterijen worden geconfronteerd: technologie en kosten. Momenteel zijn er drie belangrijke materiaalsystemen voor vaste elektrolyten in vastestofbatterijen in de wereld, namelijk volledig vaste polymeer, volledig vaste oxide en volledig vaste sulfide elektrolyten. De door Weilai genoemde vastestofbatterij is eigenlijk een halfvaste batterij, dat wil zeggen vloeibare elektrolyt en het mengen van vaste oxide-elektrolyten.

From the perspective of mass production possibilities, solid-state batteries can indeed solve the current safety issues of liquid batteries. However, because the conductivity of the first two material systems is a theoretical problem rather than a process problem, it still needs a certain amount of R&D investment to solve it. In addition, the “production hazards” of the sulfide system cannot be effectively dealt with temporarily. And the cost problem is bigger.

De weg naar de industrialisatie van solid-state batterijen wordt nog regelmatig belemmerd. Als u echt wilt genieten van de energiedichtheidsbonus van solid-state batterijen, moet u het lithium-metaal-negatieve elektrodensysteem vervangen door een hogere energiedichtheid. Dit kan worden bereikt door de veiligheid van solid-state batterijen en de energiedichtheid van de batterij kan hoger zijn dan 500 Wh/kg. Maar deze moeilijkheid is nog steeds erg groot. Het onderzoek naar en de ontwikkeling van solid-state batterijen bevindt zich nog in het stadium van wetenschappelijke laboratoriumexperimenten, wat verre van industrialisatie is.

Een voorbeeld dat kan worden aangehaald, is dat Nezha Motors in maart 2020 een nieuw model van Nezha U heeft uitgebracht, uitgerust met solid-state batterijen. Volgens Nezha Motors is Nezha U van plan om in oktober vorig jaar verslag uit te brengen aan het ministerie van Industrie en Informatietechnologie. Er worden 500 sets geproduceerd. Op dit moment worden er echter nog steeds 500 Nezha solid-state batterijauto’s vermist.

Maar zelfs als solid-state batterijen volwassen technologie hebben, moet massaproductie nog steeds de kostenconcurrentie met vloeibare lithiumbatterijen oplossen. Li Bin zei ook dat de moeilijkheid van massaproductie van solid-state batterijen is dat de kosten te hoog zijn en dat het kostenprobleem de commercialisering van solid-state batterijtechnologie is. De grootste uitdaging.

In wezen zijn het rijbereik en de gebruikskosten (de kosten van het hele voertuig en de vervangende batterij) nog steeds de zwakke schakels van elektrische voertuigen, en het succes van elke nieuwe technologie moet deze twee grote problemen tegelijkertijd oplossen. Volgens berekeningen bedragen de totale kosten van een solid-state batterij die ook een negatieve grafietelektrode gebruikt 158.8 $/kWh, wat 34% hoger is dan de totale kosten van een vloeibare batterij van 118.7 $/kWh.

Over het algemeen bevinden vastestofbatterijen zich nog in een overgangsfase en moeten technische en kostenproblemen dringend worden opgelost. Desalniettemin vormen solid-state batterijen in de tweede helft van het spel nog steeds het hoogtepunt voor de stroombatterij-industrie.

Er komt een nieuwe ronde van revolutie op het gebied van batterijtechnologie en niemand wil achterop raken in de tweede helft van de strijd.