selbst entwickelte batterien erfreuen sich bei automobilherstellern zunehmender beliebtheit. was ist der nächste schritt für „power-batterien“?
2024-09-23
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im zuge der energierevolution und der transformation der automobilindustrie stehen power-batterien als kernbestandteil von fahrzeugen mit neuer energie im fokus der branche. derzeit zeigen die gängigen lithium-eisenphosphat-batterien und ternären lithium-batterien auf dem markt ihre jeweiligen vorteile. mit der kontinuierlichen innovation der technologie werden nach und nach technologien der nächsten generation wie festkörperbatterien, lithium-luft-batterien und wasserstoff-brennstoffzellen entwickelt der übergang vom labor zur kommerzialisierung deutet darauf hin, dass die batterieindustrie in zukunft breitere entwicklungsperspektiven eröffnen wird.
china ist der weltweit größte markt für neue energiefahrzeuge. nach den neuesten daten der china automotive power battery industry innovation alliance erreichte das installierte volumen an power-batterien von januar bis august 2023 292,1 gwh, ein anstieg von 33,2 % gegenüber dem vorjahr. diese daten belegen nicht nur chinas führende position auf dem globalen markt für energiebatterien, sondern spiegeln auch die aktivität des inländischen marktes für neue energiefahrzeuge wider.
da in zukunft die weltweite nachfrage nach fahrzeugen mit neuer energie wächst, werden die technologischen innovationen, markttrends und zukünftigen herausforderungen von energiebatterien in den mittelpunkt der globalen aufmerksamkeit rücken.
orientalischer ic
batterietechnik braucht es nochdoppelte innovation bei materialien und strukturen
der unterschied zwischen neuen energiebatterien und herkömmlichen batterien liegt aus sicht des benutzers hauptsächlich in der energiedichte. unter energiedichte versteht man die energie, die in einem bestimmten volumen oder gewicht gespeichert werden kann. beispielsweise ist die energiedichte derzeit beliebter lithium-ionen-batterien etwa siebenmal so hoch wie die von herkömmlichen blei-säure-batterien. in kommerziellen anwendungen kann die energiedichte von lithium-ionen-batterien 280 wh/kg erreichen, was viel höher ist als bei trockenbatterien.
„da die erwartungen der verbraucher an fahrzeuge mit neuer energie steigen, wünschen sie sich fahrzeuge mit großer reichweite, schnellem laden, langer lebensdauer und sicherheit. diese anforderungen haben innovationen in der batterietechnologie vorangetrieben und erfordern, dass batterien über eine hohe energiedichte und schnelle ladefähigkeiten verfügen.“ „sicherheitssex gewährleisten“, sagte wang fang, chefwissenschaftler des china automotive technology and research center und chefingenieur für neue energien.
in den letzten 20 jahren hat sich die batterietechnologie von eisen-lithium und ternären materialien bis zur gegenwart weiterentwickelt und ihre energiedichte kontinuierlich verbessert, um den bedürfnissen der verbraucher nach fahrzeugen mit neuer energie gerecht zu werden. gleichzeitig werden zur verbesserung der ladegeschwindigkeit und der akkulaufzeit auch aufbau und prozess des akkus ständig optimiert.
„um die spezifische energiedichte von batterien zu erhöhen, versuchen forscher, materialien mit hoher energiedichte zu verwenden, wie etwa metallisches lithium und silizium-kohlenstoff-anoden. der einsatz dieser materialien muss die einschränkungen von flüssigbatterien überwinden, so die der erstarrungsprozess ist zu einem forschungsschwerpunkt geworden.“ jin yong, akademiker der chinesischen akademie für ingenieurwissenschaften und professor der abteilung für chemieingenieurwesen an der tsinghua-universität, sagte, dass festkörperbatterien ein vertreter der batterietechnologie der „nächsten generation“ seien , haben sich auch zu einem forschungs-hotspot entwickelt.
jin yong glaubt, dass innovationen in der festkörperbatterietechnologie durchbrüche sowohl bei der materialinnovation als auch bei der strukturinnovation anstreben müssen. beispielsweise wird die batterieleistung optimiert, indem eine mehrschichtige struktur der negativen elektrode entworfen wird, einschließlich einer festelektrolytschicht, einer dreidimensionalen, schnell leitenden lithiumleiterabscheidung und eines skeletts. ein solches strukturdesign trägt dazu bei, die probleme des ungleichmäßigen fest-fest-grenzflächenkontakts und des lithiumverlusts zu lösen und dadurch die zyklenstabilität und sicherheit der batterie zu verbessern.
andererseits stellen festkörperbatterien auch materielle herausforderungen dar, „einschließlich der verhinderung der bildung von lithiumdendriten und der verbesserung der grenzflächenstabilität“. diese herausforderungen müssen durch fortschritte in der materialwissenschaft gelöst werden, beispielsweise durch die entwicklung neuer festkörperelektrolytmaterialien und durch schnittstellentechnik. „verbessern sie den kontakt zwischen der elektrode und dem elektrolyten“, sagte jin yong.
laut einem forschungsbericht von huatai securities wird erwartet, dass der weltweite markt für festkörperbatterien bis 2030 300 milliarden yuan überschreiten wird. da die technologie ausgereifter wird und die kosten sinken, wird erwartet, dass festkörperbatterien eine wichtige position auf den zukünftigen energiespeicher- und stromversorgungsmärkten einnehmen werden.
autokonzerne beenden selbst entwickelte batterien
„die power-batterie-technologie ist wie das herz von elektrofahrzeugen und liefert einen stetigen strom an ‚energie‘ für die entwicklung des fahrzeugs. die ‚hohe‘ oder ‚niedrige‘ qualität eines elektrofahrzeugs ist untrennbar mit der technologie der power-batterie verbunden.“ „der stellvertretende generalsekretär von china electric vehicles 100, shi jianhua, sagte.
für automobilunternehmen sind batterien zu einem wichtigen bestandteil des gesamten energieversorgungssystems geworden. um mit der einführung von ledo l60 zusammenzuarbeiten, sind die baas-lösung und das batteriewechselmodell in die öffentlichkeit gelangt und der kreis-kreis-stromversorgungsplan wurde umgesetzt, von der anfänglichen anordnung in wichtigen städten bis hin zur anordnung entlang von autobahnen und landschaftlich reizvolle orte und dann die durchdringung von verwaltungsgebieten auf kreisebene, wodurch eine vollständige abdeckung des „punktlinienbereichs“ erreicht und das energieversorgungsnetz von nio weiter verdichtet wird.
in den letzten jahren haben viele automobilhersteller auch viele ressourcen in die forschung, entwicklung und innovation der power-batterie-technologie investiert. „der nächste trend bei leistungsbatterien besteht darin, dass fahrzeughersteller batterien herstellen. wenn fahrzeughersteller keine batterien herstellen, werden sie nicht in der lage sein, weltklasse-fahrzeughersteller zu werden, da batterien hochprofitabel sind und batterien einen hohen anteil daran ausmachen.“ „kosten für das fahrzeug“, sagte cui dongshu, generalsekretär der automobilmarktforschungsabteilung der china automobile dealers association. beeinflusst von faktoren wie steigenden rohstoffpreisen sind schwankungen der preise für strombatterien und der lieferketten zu wichtigen faktoren geworden, die den markt für neue energiefahrzeuge beeinflussen.
unvollständigen statistiken zufolge haben bisher mehr als zehn chinesische autohersteller mit der unabhängigen forschung und entwicklung der batterietechnologie begonnen. unter diesen unternehmen haben sich die meisten automobilunternehmen wie byd, gac, geely und great wall für eine unabhängige forschung und entwicklung entschieden, mit ausnahme einiger automobilhersteller wie leopao und lantu, die auch batteriezellen von außen beziehen und gleichzeitig unabhängige forschung und entwicklung betreiben strategie in der gesamten industriekette.
vor nicht allzu langer zeit hat geely automobile seine neueste hochleistungsbatterie auf den markt gebracht, die geely aegis dagger battery, die eine ctb-konfiguration und mehrere schutzdesigns verwendet, darunter einen bodenschutz mit „sandwich“-struktur, der das sicherheitsniveau der batterie effektiv verbessert pack und hat die zertifizierung einschließlich einer reihe strenger tests bestanden, darunter 8-pin-stechtests und echte durchschlagstests. das batteriedesign hat eine zyklenlebensdauer von 3.500 zyklen, wodurch das fahrzeug mehr als 1 million kilometer zurücklegen kann, und die energiedichte beträgt bis zu 192 wh/kg und sorgt so für eine längere batterielebensdauer.
jiang yunqi, direktor der batteriesystemabteilung des new energy development center des geely automobile research institute, sagte, dass die worte „den grundstein legen und interne fähigkeiten üben“ seit der gründung von geely im jahr 1980 bis heute das blut und die gene seien der kern von geely besteht darin, den verbrauchern ein gutes gefühl zu geben und die branche auf dem niedrigsten stand der technik zu stabilisieren.
selbst entwickelte batterien sind kein einfacher weg
tatsächlich ist es für automobilhersteller nicht einfach, eigenständige batterietechnologie zu entwickeln.
allein aus sicht der entwicklung und herstellung von batteriezellen erfordert dies eine kontinuierliche technologieforschung und -entwicklung sowie den aufbau von erfahrungen. derzeit haben automobilunternehmen wie byd, gac, great wall und geely, die in der lage sind, ihre eigenen batteriezellen herzustellen, bereits vor etwa zehn jahren mit der strategischen planung im bereich der batterietechnologie begonnen, nachdem sie die phasen unabhängiger forschung durchlaufen hatten und entwicklung und unabhängige produktion von batteriepacks. erst dann wurde schrittweise auf unabhängige forschung und entwicklung sowie produktion von batteriezellen umgestellt.
auch kommerzielle anwendungen stehen vor einer reihe von herausforderungen. sicherheit bleibt die größte versteckte gefahr in der batterieindustrie. sicherheitsvorfälle beeinträchtigen nicht nur den ruf eines einzelnen unternehmens, sondern untergraben auch das vertrauen der verbraucher in den gesamten markt. um dieses problem zu bewältigen, müssen unternehmen ein umfassendes sicherheitssystem in bezug auf materialien, design und überwachungssysteme aufbauen.
darüber hinaus sind die batteriekosten ein wichtiger faktor, der die marktdurchdringung behindert. die kosten für energiebatterien haben einen entscheidenden einfluss auf das gesamte fahrzeug und machen fast die hälfte des gesamten fahrzeugs aus. obwohl die einführung neuer materialien und prozessverbesserungen dazu beigetragen haben, die produktionskosten von lithiumbatterien zu senken, um einen wirtschaftlichen wettbewerb mit internen zu erreichen bei fahrzeugen mit verbrennungsmotor muss die batterieindustrie noch weitere durchbrüche bei der massenproduktion und der optimierung der lieferkette erzielen.
es muss darauf hingewiesen werden, dass es auf dem aktuellen inländischen markt für strombatterien einen offensichtlichen widerspruch gibt: es gibt überschüssige produktionskapazitäten für low-end-produkte, während die produktionskapazität für high-end-produkte nicht mit der nachfrage mithalten kann. wenn automobilunternehmen angesichts dieser situation nur ihre eigenen batterien entwickeln, ohne die produktqualität und die technischen indikatoren auf ein branchenführendes niveau zu verbessern, wird es schwierig sein, weiterhin auf dem low-end-markt zu konkurrieren.
quelle: globales netzwerk
