Perspektywy rozwoju baterii w stanie stałym dla nowych pojazdów energetycznych

Baterie w stanie stałym stały się kluczowym obszarem koncentracji dla programistów i inwestorów w sektorze energii odnawialnej, obiecując transformacyjny wpływ na przyszłość magazynowania energii. Ta innowacyjna technologia akumulatorów wykorzystuje stałe elektrolity do ułatwienia przewodzenia jonowego między swoimi elektrodami, odróżniając je od tradycyjnych akumulatorów na bazie elektrolitów polimerowych. Od początku tego roku akumulatory solidne zyskały znaczną uwagę i znaczne inwestycje, o czym świadczą szybki rozszerzenie zdolności produkcyjnych i działań badawczych.

Jedna z głównych zalet baterii stałych jest ich doskonały profil bezpieczeństwa. W przeciwieństwie do ciekłych elektrolitów, które mogą być łatwopalne i podatne na wycieki, stałe elektrolity oferują zwiększoną stabilność termiczną, brak pomieszczenia i doskonałe właściwości izolacji. To sprawia, że ​​baterie solidne są bezpieczniejszą alternatywą, dobrze dostosowując się do rosnących wymagań zwiększonych funkcji bezpieczeństwa w pojazdach elektrycznych (EV) i innych zastosowaniach.

Ponadto akumulatory w stanie stałym mają potencjał znacznego zwiększenia gęstości energii. Obecne ograniczenia akumulatorów litowo-jonowych, które zbliżają się do ich teoretycznych sufitów gęstości energii, wywołały potrzebę innowacyjnych rozwiązań. Akumulatory półprzewodnikowe, poprzez postępy zarówno w materiałach elektrodowych, jak i strukturze baterii, mogą osiągnąć gęstość energii przekraczającą 500 watów na kilogram (WH/kg), potencjalnie przełamywając bariery gęstości energii obecnych technologii.

Przejście od badań laboratoryjnych do produkcji w skali pilotażowej było kontynuowane, a kilku wiodących producentów baterii ogłosiło swoje plany produkcji baterii w stanie stałym. Na przykład Contemporary Amperex Technology Co. Limited (CATL) stwierdził, że zamierza zwiększyć inwestycje w akumulatory solidne, ukierunkowane na produkcję na małą skalę do 2027 r. Podobnie, Sunwoda opracowuje baterie solidne od 2015 r. I pracuje nad akumulatorami pierwszej generacji z 400 WH/kg i akumulatorami drugiej generacji z 500 kg.

Rynek baterii w stanie stałym jest gotowy do znacznego wzrostu, a szacunki sugerują, że komercjalizacja na dużą skalę może rozpocząć się już w 2026 r. Do 2030 r. Przewiduje się, że globalne przesyłki baterii stałych osiągnie 614,1 Gigawat-godzinę (GWH), co stanowi około 10% ogólnego rynku baterii litowo-jonowej i generują wielkość rynku przekraczającą RMB 250 miliardów. Ta szybka ekspansja rynku wynika z postępów w systemach materiałowych, w tym elektrolitach, katodach i anodach, które są poddawane iteracyjnym ulepszeniom, aby zaspokoić unikalne wymagania baterii w stanie stałym.

Technologicznie akumulatory w stanie stałym można podzielić na trzy główne typy: polimer, tlenek i siarczek. Akumulatory solidne oparte na polimerach mają najbardziej dojrzałe technologie, ale ich sufity wydajności są trudne do przewyższania. Baterie oparte na tlenku oferują zrównoważone wydajność, ale mają wyższe koszty produkcji. Z drugiej strony akumulatory na bazie siarczków wykazują wysoki potencjał komercyjny, ale stanowią znaczące wyzwania badawcze. Jeśli chodzi o materiały elektrodowe, anody na bazie krzemu są roztworem krótkoterminowym do średniej, podczas gdy metal litowy jest postrzegany jako ostateczny cel dla anod akumulatorowych w stanie stałym.

Rządy na całym świecie wspierają również rozwój technologii baterii w stanie stałym poprzez zachęty polityczne i finansowanie. Japonia, z wczesnym rozpoczęciem badań nad elektrolitem na bazie siarczku, ma wiodącą pozycję. W Stanach Zjednoczonych startupy takie jak moc stała, kwantowy scape i Energy czynnikowe napędzają innowacje, współpracując z europejskimi producentami samochodów w celu zwiększenia produkcji. Chiny oferują różnorodną gamę uczestników, w tym producentów EV, producentów baterii, startupów i dostawców materiałów, tworząc kompleksowy ekosystem baterii w stanie stałym.

Podsumowując, perspektywy baterii w stanie stałym w sektorze energii odnawialnej są obiecujące. Dzięki znaczącym postępom technologii, rosnącym inwestycjom i wspierającym polityce rządu, baterie w stanie stałym są gotowe zrewolucjonizować magazynowanie energii, oferując bezpieczniejsze rozwiązania gęstości o wyższej energii, które zaspokajają ewoluujące potrzeby rynku.