Vào ngày 9 tháng 2020, tại “7NIODay” do Weilai tổ chức, ngoài sự ra mắt chính thức của ET7, được gọi là “tích hợp công nghệ tiên tiến nhất hiện nay”, người ta cũng thông báo rằng Weilai ET2022 được trang bị pin thể rắn sẽ vào quý 360 năm 7. Trên thị trường, mật độ năng lượng của nó đạt 1,000Wh / kg, và với pin thể rắn, quãng đường của Weilai ETXNUMX có thể đạt hơn XNUMX km trong một lần sạc.

Tuy nhiên, Li Bin, người sáng lập Weilai, im lặng về nhà cung cấp pin thể rắn, chỉ nói rằng Weilai Automobile có mối quan hệ hợp tác rất chặt chẽ với các nhà cung cấp pin thể rắn và chắc chắn là công ty hàng đầu trong ngành. Dựa theo lời của Li Bin, thế giới bên ngoài nghi ngờ rằng nhà cung cấp pin thể rắn này có khả năng là ở thời Ninh Đức.

Nhưng cho dù nhà cung cấp pin thể rắn của NIO là ai, thì pin thể rắn là giải pháp tốt nhất cho nhiều vấn đề trong quá trình phát triển các phương tiện năng lượng mới, và chúng cũng là một hướng phát triển quan trọng trong ngành pin năng lượng.

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.”

Pin năng lượng trên toàn thế giới

Việc sưởi ấm và làm mát của ngành công nghiệp pin điện không thể tách rời với ngành công nghiệp ô tô năng lượng mới, và với sự phục hồi dần dần của thị trường ô tô năng lượng mới, sự cạnh tranh trong ngành sản xuất pin điện ngày càng trở nên gay gắt.

Điều đáng nói, ắc quy được mệnh danh là “trái tim” của các phương tiện sử dụng năng lượng mới, chiếm từ 30% đến 40% giá thành của xe. Vì lý do này, ngành công nghiệp pin điện đã từng được coi là một điểm đột phá trong kỷ nguyên tiếp theo của ngành công nghiệp ô tô. Tuy nhiên, với sự hạ nhiệt của các chính sách và sự trở lại của các thương hiệu nước ngoài, ngành pin điện cũng đang phải đối mặt với những thách thức gay gắt không kém ngành ô tô năng lượng mới.

Kỷ nguyên Ninh Đức là thời kỳ đầu tiên phải đối mặt với những thách thức gay gắt.

Ngày 13/2020, tổ chức nghiên cứu thị trường Hàn Quốc SNEResearch đã công bố dữ liệu liên quan về thị trường pin điện toàn cầu năm 2020. Dữ liệu cho thấy vào năm 137, công suất lắp đặt toàn cầu của pin điện trên xe điện sẽ đạt 17GWh, tăng so với cùng kỳ năm ngoái 34%, trong đó CATL đã giành chức vô địch năm thứ tư liên tiếp, và công suất lắp đặt hàng năm đạt 2GWh, tăng XNUMX% so với cùng kỳ năm ngoái.

Đối với các công ty sản xuất pin điện, công suất lắp đặt quyết định vị thế trên thị trường của họ. Mặc dù công suất lắp đặt của CATL vẫn duy trì lợi thế, nhưng xét từ khía cạnh tăng trưởng kinh doanh toàn cầu, công suất lắp đặt của CATL thấp hơn nhiều so với tốc độ tăng trưởng toàn cầu. Đáng nghi ngờ là, các công ty sản xuất pin năng lượng của Nhật Bản và Hàn Quốc do LG Chem, Panasonic và SKI đại diện đang nhanh chóng mở rộng quy mô.

Kể từ khi chính sách trợ giá cho phương tiện năng lượng mới chính thức được áp dụng vào năm 2013, ngành công nghiệp pin điện, có liên quan chặt chẽ với ngành công nghiệp xe năng lượng mới, đã từng mở đầu cho sự phát triển nhanh chóng.

Sau năm 2015, Bộ Công nghiệp và Công nghệ Thông tin đã ban hành các văn bản chính sách như “Quy chuẩn và tiêu chuẩn ngành công nghiệp pin ô tô” và “Danh mục các nhà sản xuất pin điện”. Các công ty pin điện lực của Nhật Bản và Hàn Quốc bị “trục xuất”, và sự phát triển của ngành sản xuất pin điện trong nước đã đạt đến đỉnh cao.

Tuy nhiên, vào tháng 2019 năm 2020, với các chính sách thắt chặt, ngưỡng cao hơn và thay đổi lộ trình, một số lượng lớn các công ty pin năng lượng đã trải qua một thời gian chật vật và cuối cùng biến mất. Đến năm 20, số lượng công ty sản xuất pin điện trong nước giảm xuống còn hơn XNUMX công ty.

Đồng thời, các công ty sản xuất pin điện có vốn đầu tư nước ngoài từ lâu đã sẵn sàng chuyển hướng sang thị trường Trung Quốc. Kể từ năm 2018, các công ty sản xuất pin điện năng của Nhật Bản và Hàn Quốc như Samsung SDI, LG Chem, SKI,… đã bắt đầu đẩy mạnh “phản công” thị trường Trung Quốc và mở rộng năng lực sản xuất pin điện. Trong đó, các nhà máy sản xuất pin điện của Samsung SDI và LG Chem đã hoàn thành và đi vào sản xuất. Thị trường pin điện trong nước Trình bày mô hình “Tam quốc giết người” của Trung Quốc, Nhật Bản và Hàn Quốc.

Tích cực nhất là LG Chem. Kể từ khi dòng Model 3 do Tesla Gigafactory ở Thượng Hải sản xuất sử dụng pin LG Chem, nó không chỉ thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của LG Chem mà còn chặn đứng kỷ nguyên Ningde. Trong quý đầu tiên của năm 2020, LG Chem, ban đầu đứng ở vị trí thứ ba, đã vượt qua kỷ nguyên Ningde một cách bất ngờ và trở thành công ty sản xuất pin năng lượng lớn nhất thế giới với thị phần.

Đồng thời, BYD cũng phát động một cuộc tấn công.

Vào tháng 2020 năm 2022, BYD phát hành pin lưỡi và bắt đầu cung cấp chúng cho các công ty ô tô bên thứ ba. Wang Chuanfu cho biết, “Theo chiến lược mở cửa hoàn toàn, việc tách BYD Battery độc lập đã được đưa vào chương trình nghị sự và dự kiến ​​sẽ tiến hành IPO vào khoảng năm XNUMX.”

Trên thực tế, pin phiến thiên về những cải tiến trong công nghệ sản xuất và gia công pin chứ không có những cải tiến đột phá về chất liệu và công nghệ. Hiện tại, pin lithium bậc ba và pin lithium iron phosphate thường được sử dụng trong xe điện đều là pin lithium-ion và pin lithium có mật độ năng lượng cao nhất là 260Wh / kg. Ngành công nghiệp nói chung tin rằng mật độ năng lượng của pin lithium-ion là gần với giới hạn. Khó có thể vượt quá 300Wh / kg.

Hiệp hai trò chơi thẻ đã bắt đầu

Một thực tế không thể phủ nhận là ai phá được nút thắt kỹ thuật trước sẽ có thể chớp thời cơ trong hiệp hai.

Ngay từ tháng 2019 năm 2021, Bộ Công nghiệp và Công nghệ Thông tin đã phát hành “Kế hoạch Phát triển Ngành Công nghiệp Xe Năng lượng Mới (2035-XNUMX)”, trong đó bao gồm việc đẩy mạnh R & D và công nghiệp hóa công nghệ pin năng lượng thể rắn như một “Cốt lõi Xe Năng lượng Mới Dự án Nghiên cứu Công nghệ ”. Thúc đẩy pin thể rắn lên tầm chiến lược quốc gia.

Trong những năm gần đây, các công ty ô tô nổi tiếng trong và ngoài nước như Toyota, Nissan Renault, GM, BAIC và SAIC đã bắt đầu đẩy mạnh R&D và công nghiệp hóa pin thể rắn. Đồng thời, các công ty sản xuất pin như Tsingtao Energy, LG Chem và Massachusetts Solid Energy Chuẩn bị cho việc xây dựng các nhà máy sản xuất pin thể rắn cũng đã bắt đầu, bao gồm các dây chuyền sản xuất pin thể rắn đã đi vào hoạt động.

So với pin lithium truyền thống, pin thể rắn có nhiều ưu điểm như mật độ năng lượng cao hơn, an toàn hơn, kích thước nhỏ hơn và được ngành công nghiệp coi là hướng phát triển của pin nguồn.

Không giống như pin lithium sử dụng chất điện phân làm chất điện phân, công nghệ pin thể rắn sử dụng các hợp chất thủy tinh rắn làm từ lithium và natri làm vật liệu dẫn điện. Vì vật liệu dẫn điện rắn không có tính lưu động nên vấn đề của các đuôi gai liti sẽ được giải quyết một cách tự nhiên, và có thể loại bỏ màng ngăn trung gian và vật liệu cực dương bằng than chì để đảm bảo độ ổn định, tiết kiệm rất nhiều không gian. Bằng cách này, tỷ lệ vật liệu điện cực có thể được tăng lên nhiều nhất có thể trong không gian hạn chế của pin, do đó làm tăng mật độ năng lượng. Về lý thuyết, pin thể rắn có thể dễ dàng đạt được mật độ năng lượng hơn 300Wh / kg. Lần này Weilai tuyên bố rằng pin thể rắn mà nó sử dụng đã đạt được mật độ năng lượng cực cao 360Wh / kg.

Những người trong ngành nói trên cũng tin rằng loại pin này sẽ là một bước tiến quan trọng đối với tương lai của điện khí hóa. Mật độ năng lượng của pin thể rắn dự kiến ​​sẽ đạt từ hai đến ba lần so với pin lithium-ion hiện tại và sẽ nhẹ hơn, tuổi thọ cao hơn và an toàn hơn so với các loại pin hiện tại.

An toàn luôn luôn là một cái bóng trong ngành công nghiệp pin điện.

Trong năm 2020, nước ta đã thực hiện tổng cộng 199 xe thu hồi, liên quan đến 6,682,300 xe, trong đó có 31 xe năng lượng mới được triệu hồi. Trong quá trình tái chế các phương tiện sử dụng năng lượng mới, pin điện có thể tiềm ẩn những nguy cơ mất an toàn như thoát nhiệt và cháy tự phát. Nó vẫn là việc tái chế các phương tiện năng lượng mới. Lý do chính. Ngược lại, đặc điểm lớn nhất của chất điện phân rắn là chúng không dễ cháy, do đó cải thiện cơ bản sự an toàn của các phương tiện sử dụng năng lượng mới.

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.

Đồng thời, BAIC New Energy cũng thông báo đã hoàn thành chạy thử nguyên mẫu xe chạy điện thuần túy đầu tiên được trang bị hệ thống pin thể rắn. Vào đầu năm 2020, BAIC New Energy đã công bố “Kế hoạch 2029”, bao gồm việc xây dựng một hệ thống năng lượng đa dạng với hệ thống truyền động năng lượng “ba trong một” gồm pin lithium-ion, pin thể rắn và nhiên liệu. tế bào.

Đối với trận chiến khốc liệt sắp tới này, thời đại Ninh Đức cũng đã bố trí tương ứng.

Vào tháng 2020 năm XNUMX, Zeng Yuqun, chủ tịch CATL, tiết lộ rằng pin thể rắn thực sự cần kim loại lithium làm điện cực âm để tăng mật độ năng lượng. CATL tiếp tục đầu tư vào nghiên cứu tiên tiến và R&D sản phẩm trong lĩnh vực pin thể rắn và các công nghệ khác.

Rõ ràng, trong lĩnh vực pin điện, cuộc chiến gây nhiễu dựa trên pin thể rắn đã âm thầm khởi động và sự dẫn đầu về công nghệ dựa trên pin thể rắn sẽ trở thành bước ngoặt trong lĩnh vực pin điện.

Pin thể rắn vẫn phải đối mặt với cùm

Theo tính toán của SNEResearchd, thị trường pin thể rắn của nước tôi dự kiến ​​sẽ đạt 3 tỷ nhân dân tệ vào năm 2025 và 20 tỷ nhân dân tệ vào năm 2030.

Mặc dù có thị trường rộng lớn, nhưng pin thể rắn có hai vấn đề lớn phải đối mặt, đó là công nghệ và giá thành. Hiện nay, trên thế giới có ba hệ vật liệu chính làm chất điện phân rắn trong pin thể rắn, đó là chất điện phân rắn hoàn toàn bằng polyme, oxit toàn rắn và chất điện phân rắn hoàn toàn sunfua. Loại pin thể rắn mà Weilai đề cập thực chất là một loại pin bán rắn, tức là chất điện phân lỏng và Hỗn hợp các chất điện phân rắn oxit.

Từ góc độ khả năng sản xuất hàng loạt, pin thể rắn thực sự có thể giải quyết các vấn đề an toàn hiện tại của pin lỏng. Tuy nhiên, vì độ dẫn điện của hai hệ thống vật liệu đầu tiên là một vấn đề lý thuyết chứ không phải là một vấn đề quy trình, nên nó vẫn cần một lượng đầu tư R&D nhất định để giải quyết nó. Ngoài ra, “các mối nguy sản xuất” của hệ thống sulfua không thể được xử lý tạm thời một cách hiệu quả. Và vấn đề chi phí lớn hơn.

Con đường công nghiệp hóa pin thể rắn vẫn thường xuyên bị cản trở. Nếu bạn muốn thực sự tận hưởng phần thưởng mật độ năng lượng của pin thể rắn, bạn phải thay thế hệ thống điện cực âm kim loại lithium bằng mật độ năng lượng cao hơn. Điều này có thể đạt được nhờ sự an toàn của pin thể rắn và mật độ năng lượng của pin có thể đạt Trên 500Wh / kg. Nhưng khó khăn này vẫn còn rất lớn. Việc nghiên cứu và phát triển pin thể rắn vẫn đang trong giai đoạn thí nghiệm khoa học trong phòng thí nghiệm, còn lâu mới là quá trình công nghiệp hóa.

Một ví dụ có thể được trích dẫn là vào tháng 2020 năm 500, Nezha Motors đã phát hành một mẫu Nezha U mới được trang bị pin thể rắn. Theo Nezha Motors, Nezha U có kế hoạch báo cáo Bộ Công nghiệp và Công nghệ Thông tin vào tháng 500 năm ngoái. XNUMX bộ được sản xuất. Tuy nhiên, tính đến thời điểm hiện tại, XNUMX chiếc xe chạy pin thể rắn Nezha vẫn đang mất tích.

Tuy nhiên, ngay cả khi pin thể rắn có công nghệ phát triển hoàn thiện, việc sản xuất hàng loạt vẫn cần giải quyết vấn đề cạnh tranh về chi phí với pin lithium lỏng. Li Bin cũng cho biết khó khăn của việc sản xuất hàng loạt pin thể rắn là giá thành quá cao, và vấn đề chi phí là việc thương mại hóa công nghệ pin thể rắn. Thách thức lớn nhất.

Về cơ bản, phạm vi bay và chi phí sử dụng (chi phí của toàn bộ xe và pin thay thế) vẫn là những liên kết yếu của xe điện, và sự thành công của bất kỳ công nghệ mới nào cũng phải giải quyết đồng thời hai vấn đề lớn này. Theo tính toán, tổng chi phí của pin thể rắn cũng sử dụng điện cực âm than chì là 158.8 USD / kWh, cao hơn 34% so với tổng chi phí của pin lỏng là 118.7 USD / kWh.

Nhìn chung, pin thể rắn vẫn đang trong giai đoạn chuyển tiếp và các vấn đề kỹ thuật và chi phí cần được giải quyết gấp. Tuy nhiên, đối với ngành pin năng lượng, pin thể rắn vẫn là điểm nổi bật trong nửa sau của trò chơi.

Một cuộc cách mạng công nghệ pin mới đang đến và không ai muốn bị tụt lại trong nửa sau của trận chiến.