Автогиганты делают большие ставки на твердотельные аккумуляторы
С полным ходом глобальной электрификации электромобили постоянно улучшаются в плане пробега, производительности, времени зарядки и стоимости.
И закон Райта на сегодняшний день доказал свою правоту. Согласно закону Райта, он же эффект кривой обучения, стоимость литий-ионных (Li-ion) аккумуляторных элементов снижается на 28% при каждом суммарном удвоении количества произведенных единиц.
Батарейный блок — самая дорогая часть электромобиля, и цены на электромобили падают вместе со снижением стоимости батарей. Ожидается, что к 2023 году стоимость литий-ионных батарей упадет до 100 долларов за кВт/ч — достаточно низкая цена, чтобы электромобили достигли ценового паритета со своими собратьями, работающими на газе.
Тем не менее, литий-ионные батареи имеют ряд очевидных недостатков. Емкость и способность обеспечивать пиковый заряд ухудшаются со временем; они выделяют много тепла и требуют встроенных в конструкцию тяжелых систем охлаждения; батареи могут взорваться или загореться при аварии благодаря содержащейся в них легковоспламеняющейся жидкости.
В последние несколько лет производители электромобилей преподносят твердотельные батареи как следующий прорыв в технологии EV, часто цитируя безумную производительность и дальность хода. В твердотельных батареях используется твердый электролит, который может быть в виде керамики, стекла, сульфитов или твердых полимеров, в отличие от жидкого или полимерного геля, используемого в обычных литий-ионных батареях. Твердотельные батареи обещают в два-десять раз более высокую плотность энергии, чем литий-ионные батареи того же размера, в основном благодаря тому, что твердый электролит занимает меньшую площадь. Это означает более мощные батареи без дополнительного места или более компактные аккумуляторные блоки без ущерба для мощности, более дальнобойные электромобили и более легкие EV. Также ожидается, что они будут заряжаться быстрее.
Фактически, твердотельные батареи часто рассматриваются как своего рода «Святой Грааль» в аккумуляторной промышленности.
И сейчас американский рынок твердотельных батарей собирается серьезно активизироваться, поскольку тяжеловесы ICE — General Motors (NYSE:GM), Toyota Motor Corp. (NYSE:TM) и Nissan Motor Corp. (OTCPK:NSANY), среди прочих, сейчас удваивают свои усилия в области твердотельных батарей.
Вот некоторые из крупнейших мировых автопроизводителей за пределами Китая, которые возобновили свои усилия по внедрению твердотельных батарей.
#1. Nissan-Renault-Mitsubishi
На прошлой неделе компании Nissan, Renault SA (OTCMKTS:RNSDF) и Mitsubishi (OTCPK:MSBHF) объявили об инвестировании 23 млрд. евро (25,9 млрд. долл. США) в электромобили. Наряду с инвестициями в текущие технологии, альянс нацелен на массовое коммерческое производство полностью твердотельных батарей (ASSB) к середине 2028 года.
По оценкам СП, переход на АССБ к середине 2028 года позволит снизить цену на электромобили до паритета с автомобилями с двигателем внутреннего сгорания (ДВС), примерно до 65 долларов США за кВт/ч. Аккумуляторы ASSB обладают повышенной емкостью и не подвержены риску взрыва, что означает возможность отказа от дорогостоящих и тяжелых систем управления аккумуляторами. Они также могут быстро заряжаться и выдерживают на тысячи циклов зарядки больше, чем обычные литий-ионные элементы.
#2. Toyota
В течение многих лет Toyota присматривалась к сектору твердотельных аккумуляторов, и даже имеет наибольшее количество патентов на твердотельные аккумуляторы. Однако в прошлом году крупнейший в мире автопроизводитель повысил ставки, объявив о намерении инвестировать более 13,5 миллиардов долларов до 2030 года в разработку батарей следующего поколения, включая твердотельные батареи.
Японский автопроизводитель утверждает, что его цель — снизить стоимость батарей на 30% и более за счет работы над материалами, используемыми при производстве батарей, а также за счет улучшения энергопотребления.
Теперь Toyota официально возглавляет работу по массовому производству твердотельных батарей, которые могут стать потенциальным игровым механизмом для автопроизводителей, поскольку они «более энергоемкие, быстрее заряжаются и менее склонны к возгоранию». Компания может использовать твердотельные батареи для гибридных электромобилей, таких как Prius.
Также значительные: Компания представила краткий обзор прототипа автомобиля, работающего на твердотельных батареях. Читатели должны отметить, что у многих стартапов с твердотельными батареями нет работающих прототипов.
Toyota — одна из ведущих компаний ICE, которая поклялась идти до конца в своем стремлении к электрификации, и глубокие карманы компании могут ускорить ее усилия по разработке твердотельных батарей. Еще одно большое преимущество: В отличие от других компаний в этом списке, Toyota является зрелой компанией с процветающим бизнесом, что означает, что на показатели акций вряд ли сильно повлияют перспективы SSB, особенно на ранних стадиях развития.
#3. General Motors На прошлой неделе General Motors объявила о дополнительных инвестициях в цепочку поставок EV в размере $7 млрд, которые будут распределены между четырьмя заводами компании, включая один, где производится платформа для хранения энергии Ultium от GM.
Хотя Ultium не является твердотельным аккумулятором, она разрабатывается совместно с южнокорейской компанией Posco, которая занимается разработкой твердотельных элементов. GM ранее заявляла о своем намерении перейти на эту технологию.
Сопутствующее: Нефтедобывающее судно взорвалось на шельфе Нигерии
Недавние запуски и дебюты EV от GM включают GMC Hummer EV, Cadillac LYRIQ, Chevrolet Equinox EV и Chevrolet Silverado EV. Дальновидный план детройтского автопроизводителя — создать самый широкий портфель EV среди всех автопроизводителей и стать лидером по производству EV в США к середине десятилетия.
#4. QuantumScape
Компания QuantumScape Corporation (NYSE:QS), расположенная в Сан-Хосе, Калифорния, находится на стадии разработки и занимается разработкой и коммерциализацией твердотельных литий-металлических аккумуляторов для электромобилей и других приложений. Компания поддерживается Volkswagen(OTCPK:VWAGY), Биллом Гейтсом и SAIC Motors и считается лидером в производстве твердотельных аккумуляторов.
Твердотельные батареи QuantumScape имеют катод и твердотельный керамический сепаратор, который подключается к анодному электрическому контакту. Когда батарея заряжается, литий в катоде отделяется и проходит через керамический сепаратор, который образует металлический литий-анод, который обеспечивает зарядку с высокой плотностью энергии для электромобилей. Аккумулятор QuantumScape имеет значительные преимущества перед литий-ионными аккумуляторами, в том числе:
ul>
К 2022 году QuantumScape планирует доставить образцы прототипов в коммерчески подходящую форму с десятками слоев и начать коммерческое производство в период с 2024 по 2025 год.
На прошлой неделе QuantumScape заявила, что ее новые элементы завершили 400 последовательных 15-минутных циклов зарядки от 10 до 80% емкости и сохранили работоспособность батареи значительно выше 80% — впервые на рынке твердотельных накопителей. Типичный срок службы современной литий-ионной батареи составляет 2000-3000 циклов до значительного износа, но твердотельные батареи могут достигать 10000 циклов при высокой плотности. 15-минутное время зарядки также значительно приближает электромобили к автомобилям с ДВС с точки зрения времени дозаправки.
Две недели назад QuantumScape подписала многолетнее соглашение с Fluence Energy (NASDAQ:FLNC) о внедрении своей технологии твердотельных литий-металлических аккумуляторов в собственные стационарные приложения для хранения энергии Fluence.
#5. Самсунг
Два года назад смартфон Samsung (OTCPK:SSNLF) представил высокопроизводительные и долговечные полностью твердотельные аккумуляторы. Прототип аккумуляторной батареи, разработанный командой, способен питать электромобиль на расстоянии до 800 км без подзарядки и имеет срок службы более 1 000 циклов зарядки.
В мае прошлого года Samsung объявила, что к 2025 г. она разработает большие полностью твердотельные аккумуляторные элементы и прототипы полностью твердотельных аккумуляторных элементов, а в 2027 г. начнет массовое производство. Samsung уступает только Toyota по количеству международных патенты, связанные с технологией полностью твердотельных аккумуляторов.
Samsung работает над созданием полностью твердотельных батарей с 2008 года. Компания даже продемонстрировала оригинальную технологию, позволяющую увеличить срок службы и безопасность полностью твердотельной батареи и одновременно уменьшить ее размер вдвое.