Перспективы развития твердотельных батарей для новых энергетических транспортных средств

Твердовые батареи стали ключевой областью фокусировки для разработчиков и инвесторов в секторе возобновляемой энергии, обещая преобразующее влияние на будущее хранения энергии. Эта инновационная технология батареи использует твердые электролиты для облегчения ионной проводимости между его электродами, отличая ее от традиционных жидких или гелевых батарей на основе электролита. С начала этого года твердотельные батареи привлекли значительное внимание и существенные инвестиции, о чем свидетельствует быстрое расширение производственных мощностей и исследовательских мероприятий.

Одним из основных преимуществ твердотельных батарей лежат в их превосходном профиле безопасности. В отличие от жидких электролитов, которые могут быть легковоспламеняющимися и склонными к утечкам, твердые электролиты обеспечивают повышенную тепловую стабильность, нерелигиозность и превосходные свойства изоляции. Это делает твердотельные батареи более безопасной альтернативой, хорошо соответствующей растущим потребностям в области повышения безопасности в электромобилях (EV) и других применениях.

Кроме того, твердотельные батареи обладают потенциалом для значительного увеличения плотности энергии. Текущие ограничения жидких литий-ионных батарей, которые приближаются к их теоретическим потолкам плотности энергии, вызвали потребность в инновационных решениях. Твердовые аккумуляторы, посредством достижения как в электродных материалах, так и в структуре аккумулятора, могут достигать плотности энергии, превышающих 500 ватт-часа на килограмм (WH/кг), что потенциально прерывает барьеры плотности энергии в текущих технологиях.

Произошел переход от лабораторных исследований к производству пилотных масштабов, когда несколько ведущих производителей аккумуляторов объявляют свои твердотельные планы производства аккумуляторов. Например, Contemporary Amperex Technology Co. Limited (CATL) заявила о своем намерении увеличить инвестиции в твердотельные батареи, нацеливаясь на мелкомасштабное производство к 2027 году. Аналогично, SunWoda разрабатывает твердотельные батареи с 2015 года и работает на батареях первого поколения с 400 WH/кг и батареями второго поколения с 500-W/кг.

Рынок твердотельных батарей готов к значительному росту, причем оценки свидетельствуют о том, что крупномасштабная коммерциализация может начаться уже в 2026 году. К 2030 году глобальные поставки твердотельных батарей, по прогнозам, достигнут 614,1 Гигаватт-Хаура (ГВЧ), учет примерно 10% от общего рынка батареи на рынке и генерируя размер рынка. Это быстрое расширение рынка обусловлено достижениями в области материальных систем, включая электролиты, катоды и аноды, которые подвергаются итерационным обновлениям, чтобы удовлетворить уникальные требования твердотельных батарей.

Технологически, твердотельные батареи могут быть классифицированы на три основных типа: полимер, оксид и сульфид. Твердовые батареи на основе полимеров имеют наиболее зрелую технологию, но их потолки производительности сложно превзойти. Батареи на основе оксида предлагают сбалансированные производительность, но имеют более высокие производственные затраты. С другой стороны, батареи на основе сульфидов демонстрируют высокий коммерческий потенциал, но создают значительные исследования. Что касается электродных материалов, аноды на основе кремния представляют собой раствор с краткосрочной до средней, в то время как литий-металл рассматривается как конечная цель для твердотельных батарейных анодов.

Правительства по всему миру также поддерживают разработку технологии твердотельной батареи посредством политических стимулов и финансирования. Япония с ранним началом в исследовании твердого электролита на основе сульфидов занимает лидирующую позицию. В Соединенных Штатах такие стартапы, как твердая энергетика, квантовая отпужка и факторная энергия, способствуют инновациям, сотрудничая с европейскими автопроизводителями для расширения производства. Китай может похвастаться множеством участников, в том числе производителей EV, производителей аккумуляторов, стартапов и поставщиков материалов, создавая комплексную твердотельную экосистему аккумулятора.

В заключение, перспективы для твердотельных батарей в секторе возобновляемой энергии являются многообещающими. Благодаря значительным достижениям в области технологий, увеличения инвестиций и поддерживающей государственной политики, твердотельные батареи готовы революционизировать хранение энергии, предлагая более безопасные решения с более высокой энергией, которые удовлетворяют развивающиеся потребности рынка.