Den 9 januari, på “2020NIODay” som hölls av Weilai, utöver den officiella debuten av ET7, som är känd som den “för närvarande mest avancerade teknologiintegreringen”, tillkännagavs det också att Weilai ET7 är utrustad med solid-state-batterier kommer att vara under fjärde kvartalet 2022. På marknaden når dess energitäthet 360Wh/kg, och med solid-state-batterier kan körsträckan för Weilai ET7 nå mer än 1,000 XNUMX kilometer på en laddning.

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.

Men oavsett vem NIO:s solid-state batterileverantör är, är solid state-batterier den bästa lösningen på många problem i utvecklingen av nya energifordon, och de är också en viktig utvecklingsriktning inom kraftbatteriindustrin.

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.”

Strömbatteri över hela världen

Uppvärmningen och kylningen av kraftbatteriindustrin är oskiljaktig från den nya energibilsindustrin, och med den gradvisa återhämtningen av den nya energibilsmarknaden har konkurrensen inom kraftbatteriindustrin blivit allt hårdare.

It is worth mentioning that the power battery is known as the “heart” of new energy vehicles, accounting for 30% to 40% of the cost of the vehicle. For this reason, the power battery industry was once considered a breakthrough point in the next era of the automotive industry. However, with the cooling of policies and the return of foreign brands, the power battery industry is also facing the same severe challenges as the new energy automobile industry.

Ningde-eran var den första som mötte allvarliga utmaningar.

Den 13 januari tillkännagav den sydkoreanska marknadsundersökningsorganisationen SNEResearch relevant information om den globala kraftbatterimarknaden 2020. Data visar att 2020 kommer den globala installerade kapaciteten för batterier på elfordon att nå 137GWh, en ökning från år till år med 17 %, varav CATL vann mästerskapet för fjärde året i rad, och den årliga installerade kapaciteten nådde 34 GWh, en ökning med 2 % jämfört med föregående år.

For power battery companies, the installed capacity determines their market position. Although the installed capacity of the CATL still maintains an advantage, from the perspective of the increase in global business growth, the installed capacity of the CATL is far lower than the global growth rate. In doubt, Japanese and Korean power battery companies represented by LG Chem, Panasonic, and SKI are rapidly expanding.

Sedan den nya subventionspolicyn för energifordon officiellt introducerades 2013 har kraftbatteriindustrin, som är nära besläktad med den nya energifordonsindustrin, en gång inlett en snabb utveckling.

Efter 2015 utfärdade ministeriet för industri och informationsteknologi policydokument som “Automotive Power Battery Industry Standards and Standards” och “Power Battery Manufacturers Directory”. Japanska och sydkoreanska kraftbatteriföretag “utvisades”, och utvecklingen av den inhemska kraftbatteriindustrin nådde sin topp.

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.

Samtidigt har utlandsinvesterade kraftbatteriföretag länge varit redo att flytta fettet på den kinesiska marknaden. Sedan 2018 har japanska och koreanska kraftbatteriföretag som Samsung SDI, LG Chem, SKI, etc. börjat accelerera “motattacken” på den kinesiska marknaden och utöka produktionskapaciteten för kraftbatterier. Bland dem har Samsung SDI och LG Chems kraftbatterifabriker färdigställts och satts i produktion. Den inhemska kraftbatterimarknaden Presenterar “Three Kingdoms Killing”-mönstret i Kina, Japan och Sydkorea.

Den mest aggressiva är LG Chem. Eftersom Model 3-serien producerad av Teslas Shanghai Gigafactory använder LG Chem-batterier, har den inte bara drivit på den snabba tillväxten av LG Chem, utan också blockerat Ningde-eran. Under första kvartalet 2020 överträffade LG Chem, som ursprungligen var trea, Ningde-eran i ett slag och blev världens största kraftbatteriföretag med marknadsandelar.

Samtidigt inledde även BYD en offensiv.

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.”

I själva verket handlar bladbatterier mer om förbättringar av batteriproduktion och -processteknik, och inga banbrytande innovationer inom material och teknik. För närvarande är det ternära litiumbatteriet och litiumjärnfosfatbatteriet som vanligtvis används i elfordon båda litiumjonbatterier, och litiumbatteriet med den högsta energitätheten är 260Wh/kg. Branschen anser generellt att energitätheten för litiumjonbatterier är nära gränsen. Det är svårt att överskrida 300Wh/kg.

Kortspelet i andra halvlek har börjat

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.

Jämfört med traditionella litiumbatterier har solid-state-batterier många fördelar som högre energitäthet, bättre säkerhet och mindre storlek, och anses av industrin vara utvecklingsriktningen för kraftbatterier.

Unlike lithium batteries that use electrolytes as electrolytes, solid-state battery technology uses solid glass compounds made of lithium and sodium as conductive materials. Since the solid conductive material does not have fluidity, the problem of lithium dendrites is naturally solved, and the intermediate diaphragm and the graphite anode material to ensure stability can be removed, saving a lot of space. In this way, the proportion of electrode materials can be increased as much as possible in the limited space of the battery, thereby increasing the energy density. In theory, solid-state batteries can easily achieve an energy density of more than 300Wh/kg. This time Weilai claims that the solid-state batteries it uses have achieved an ultra-high energy density of 360Wh/kg.

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.

Säkerhet har alltid varit en skugga över kraftbatteriindustrin.

Under 2020 genomförde mitt land totalt 199 bilåterkallelser, som involverade 6,682,300 31 XNUMX fordon, varav XNUMX nya energifordon återkallades. Vid återvinning av nya energifordon kan batteribatteriet ha potentiella säkerhetsrisker såsom termisk flykt och spontan förbränning. Det är fortfarande återvinning av nya energifordon. främsta orsaken. Däremot är den största egenskapen hos fasta elektrolyter att de inte är lätta att bränna, vilket i grunden förbättrar säkerheten för nya energifordon.

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.

Samtidigt tillkännagav BAIC New Energy slutförandet av driftsättningen av den första rena elektriska prototypfordonet utrustad med ett solid-state batterisystem. I början av 2020 tillkännagav BAIC New Energy “2029-planen”, som inkluderar konstruktionen av ett diversifierat energisystem med ett “tre-i-ett” energidrivsystem av litiumjonbatterier, solid-state-batterier och bränsle celler.

För denna kommande hårda strid har Ningde-eran också gjort en motsvarande layout.

I maj 2020 avslöjade Zeng Yuqun, ordförande för CATL, att äkta solid state-batterier behöver litiummetall som den negativa elektroden för att öka energitätheten. CATL fortsätter att investera i spetsforskning och produkt-FoU inom solid-state-batterier och annan teknik.

Uppenbarligen har en störningsstrid baserad på solid-state-batterier tyst börjat inom området kraftbatterier, och det tekniska ledarskapet baserat på solid-state-batterier kommer att bli en vattendelare inom området kraftbatterier.

Solid-state-batterier möter fortfarande bojor

Enligt SNEResearchds beräkningar förväntas mitt lands utrymme för solid state-batterier att nå 3 miljarder yuan 2025 och 20 miljarder yuan 2030.

Trots det enorma marknadsutrymmet finns det två stora problem som solid state-batterier står inför, teknik och kostnader. För närvarande finns det tre huvudsakliga materialsystem för fasta elektrolyter i solid-state batterier i världen, nämligen polymer helt fast, oxid helt fast och sulfid helt fast elektrolyter. Solid-state-batteriet som Weilai nämner är faktiskt ett halvfast batteri, det vill säga flytande elektrolyt och blandning av fasta oxidelektrolyter.

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.

Vägen till industrialiseringen av solid-state-batterier är fortfarande ofta blockerad. Om du verkligen vill njuta av energitäthetsbonusen för solid-state-batterier måste du ersätta litiummetallsystemet med negativa elektroder med högre energitäthet. Detta kan uppnås genom säkerheten hos solid-state-batterier, och batteriets energitäthet kan nå över 500Wh/kg. Men denna svårighet är fortfarande mycket stor. Forskningen och utvecklingen av solid state-batterier befinner sig fortfarande i det vetenskapliga laboratorieexperimentstadiet, vilket är långt ifrån industrialiseringen.

Ett exempel som kan nämnas är att Nezha Motors i mars 2020 släppte en ny modell av Nezha U utrustad med solid-state-batterier. Enligt Nezha Motors planerar Nezha U att rapportera till ministeriet för industri och informationsteknologi i oktober förra året. 500 set tillverkas. Men för närvarande saknas fortfarande 500 Nezha solid-state batteribilar.

However, even if solid-state batteries have mature technology, mass production still needs to solve the cost competition with liquid lithium batteries. Li Bin also said that the difficulty of mass production of solid-state batteries is that the cost is too high, and the cost problem is the commercialization of solid-state battery technology. The biggest challenge.

I huvudsak är marschräckvidden och användningskostnaden (kostnaden för hela fordonet och utbytesbatteriet) fortfarande de svaga länkarna för elfordon, och framgången för all ny teknik måste lösa dessa två stora problem samtidigt. Enligt beräkningar är den totala kostnaden för ett solid state-batteri som också använder en negativ grafitelektrod 158.8$/kWh, vilket är 34 % högre än den totala kostnaden för ett flytande batteri på 118.7$/kWh.

På det hela taget befinner sig solid state-batterier fortfarande i ett övergångsskede och tekniska och kostnadsproblem måste lösas omgående. Ändå, för kraftbatteriindustrin är solid-state-batterier fortfarande den högsta höjden under andra halvan av spelet.

En ny omgång av batteriteknikrevolution kommer, och ingen vill hamna på efterkälken i den andra halvan av striden.