industrialisasi baterai solid-state semakin cepat. siapa yang bisa mencicipi "sup kepala"?
2024-09-13
한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina
baterai solid-state, dengan keamanan dan kepadatan energinya yang revolusioner, dianggap sebagai "jawaban utama" terhadap teknologi baterai.
seiring dengan semakin berkembangnya teknologi, proses industrialisasi baterai solid-state di negara saya semakin cepat, dan sejumlah produk baterai solid-state telah diluncurkan baru-baru ini.
produk-produk baru yang seluruhnya berbahan solid-state telah mendorong sektor baterai solid-state menjadi salah satu dari sedikit titik terang di pasar dalam waktu dekat. analis industri percaya bahwa dalam proses industrialisasi baterai solid-state, peluang yang paling pasti mungkin terletak pada pengurangan biaya bahan baku litium sulfida; sedangkan baterai semi-solid didasarkan pada keamanan tinggi dan kompatibilitas tinggi dengan produksi yang ada garis, proses sederhana, dengan keunggulan seperti biaya lebih rendah, diharapkan menjadi solusi transisi dari baterai cair saat ini ke baterai semua-solid, yang akan mendahului produksi massal baterai semua-solid dan membawa putaran pertama peluang investasi.
secara komprehensif melampaui kinerja baterai cair
baterai solid-state, seperti namanya, adalah baterai yang menggunakan elektroda positif dan negatif padat serta elektrolit padat, yang merupakan perbedaan inti dari baterai litium tradisional yang mengandalkan elektrolit cair. menurut kandungan elektrolit cair yang berbeda, baterai solid-state dapat dibagi menjadi tiga jenis: semi-padat (massa elektrolit cair kurang dari 10%), kuasi-padat (massa elektrolit cair kurang dari 5%), dan semua- keadaan padat (tidak mengandung elektrolit cair).
dibandingkan dengan baterai cair, baterai solid-state memiliki tiga keunggulan utama dalam hal kinerja:
pertama, kepadatan energinya tinggi. baterai solid-state memiliki jendela elektrokimia yang lebar (di atas 5v), kompatibel dengan lebih banyak bahan katoda bertegangan tinggi (katoda nikel tinggi, katoda spinel nikel-mangan, dll.), dan dapat menggunakan silikon dan litium sebagai bahan anoda, sehingga mencapai kepadatan energi yang lebih tinggi. selain itu, rasio tegangan tinggi dan keamanan yang baik juga dapat menyederhanakan struktur baterai dan mendorong peningkatan kepadatan energi sel. kepadatan energi baterai lithium besi terner biasanya 180-230wh/kg. baterai solid-state generasi pertama yang baru-baru ini dirilis oleh penghui energy (300438.sz) memiliki kepadatan energi 280wh/kg. tech (002074.sz) ) telah mengembangkan baterai semi-padat dengan kepadatan energi 360wh/kg. kepadatan energi yang tinggi menghasilkan jangkauan jelajah yang lebih jauh. baterai solid-state tahun cahaya yang digunakan pada saic zhiji l6 dikatakan memiliki jangkauan jelajah lebih dari 1.000 kilometer.
kedua, keamanannya baik. elektrolit baterai lithium-ion memiliki risiko kebocoran, serta risiko terbakar dan meledak secara spontan jika suhunya terlalu tinggi. elektrolit padat memiliki stabilitas termal yang baik, tidak mudah terbakar dan tidak mudah meledak, serta tidak memiliki risiko kebocoran cairan. karena elektrolit padat memiliki aktivitas kimia yang relatif stabil, elektrolit tersebut tidak terlalu terpengaruh oleh suhu lingkungan dan memiliki stabilitas yang lebih tinggi dalam kondisi seperti tumbukan dan ekstrusi. selain itu, baterai solid-state memiliki rentang suhu yang lebih luas dan dapat beradaptasi dengan lebih baik terhadap lingkungan bersuhu tinggi dan rendah. produk baterai solid-state penghui energy memiliki rentang suhu pengoperasian yang luas yaitu -20℃~85℃.
siklus hidup yang panjang. baterai solid-state menggunakan elektrolit padat yang tidak mudah terbakar, bukan elektrolit organik yang mudah terbakar, yang dapat menghambat dendrit litium agar tidak menembus pemisah dan menyebabkan korsleting, sehingga sangat meningkatkan keamanan baterai dan masa pakai baterai. pada saat yang sama, elektrolit padat memiliki kekuatan mekanik yang tinggi, yang dapat menjaga integritas struktural saat baterai mengembang atau menyusut, sehingga mengurangi penurunan kinerja baterai yang disebabkan oleh tekanan mekanis. kompatibilitas antarmuka antara elektrolit padat dan bahan elektroda lebih baik, mengurangi pertumbuhan impedansi antarmuka dan membantu menjaga stabilitas pengisian dan pengosongan baterai dalam kondisi ideal, kinerja siklus baterai solid-state bisa mencapai sekitar 45,000 kali.
peningkatan material elektroda positif dan negatif membawa peluang iterasi
berdasarkan kenyataan teknis bahwa kepadatan energi baterai cair mendekati batas tertinggi, baterai solid-state dianggap akan menggantikan sebagian atau bahkan seluruhnya baterai cair di masa depan. lantas, apa persamaan dan perbedaan keduanya dari sudut pandang rantai industri? peluang investasi baru apa yang akan dihasilkan oleh proses substitusi?
mari kita lihat “sama” dulu. dilihat dari struktur baterainya, baterai solid-state dan baterai cair memiliki struktur yang serupa, keduanya terdiri dari elektroda positif, elektroda negatif, dan elektrolit. dari perspektif rantai industri, komposisi kedua rantai industri tersebut kurang lebih sama, termasuk ujung sumber daya hulu, ujung tengah manufaktur, dan ujung aplikasi hilir. dari sudut pandang biaya, bahan baterai merupakan sumber biaya utamanya.
melihat “berbeda” lagi, perbedaan utama keduanya terletak pada bahan yang digunakan. laporan penelitian guolian securities menunjukkan bahwa pengembangan dan penerapan teknologi baterai solid-state akan ditembus selangkah demi selangkah dalam bentuk "elektrolit padat → elektroda negatif baru → elektroda positif baru", dengan intinya adalah pengenalan sistem material baru. diantaranya, bahan elektroda negatif akan ditingkatkan dari grafit menjadi elektroda negatif berbasis silikon, elektroda negatif yang mengandung litium, dan elektroda negatif litium logam; bahan elektroda positif akan ditingkatkan dari terner nikel tinggi, menjadi elektroda negatif bertegangan tinggi. terner nikel, terner nikel ultra-tinggi, dan kemudian menjadi nikel spinel. bahan katoda baru seperti litium manganat dan basa kaya litium berlapis ditingkatkan secara berulang; pemisah akan ditingkatkan dari pemisah tradisional menjadi pemisah berlapis oksida, dan pada akhirnya pemisah akan dihilangkan.
dalam hal katoda, sistem bahan terner dan litium besi fosfat saat ini dapat terus digunakan, dan bahan katoda tegangan tinggi dapat digunakan di masa depan untuk mencapai kepadatan energi yang lebih tinggi. saat ini, pengembangan katoda baterai solid-state terutama difokuskan pada katoda terner nikel tinggi, oksida mangan nikel litium, berbasis mangan kaya litium, dan rute lainnya. diantaranya, katoda terner nikel tinggi telah menjadi arus utama karena kelebihannya seperti kepadatan energi yang tinggi, kinerja laju yang baik, dan tingkat komersialisasi yang tinggi. bahan seperti mangan yang kaya litium dan manganat litium nikel memiliki keunggulan luar biasa dalam kepadatan energi yang tinggi dan diharapkan menjadi arah baru di masa depan. di antara perusahaan yang terdaftar, rongbai technology (688005.sh) dan dangsheng technology (300073.sz) telah mengirimkan produk ternary nikel tinggi ke perusahaan baterai solid-state, dan guoxuan hi-tech dan beterui (835185.bj) juga telah ada sebuah tata letak.
dalam hal elektroda negatif, bahan elektroda negatif baterai solid-state terutama mencakup grafit, silikon, litium logam, dll., yang sangat berbeda dari baterai cair. dalam jangka pendek dan menengah, anoda berbasis silikon diharapkan menjadi solusi utama bahan anoda baterai solid-state. kapasitas spesifik teoritis silikon mencapai 4200mah/g, yang lebih dari sepuluh kali lipat kapasitas gram bahan anoda grafit saat ini (372mah/g). cadangan sumber daya yang cukup, dan biaya rendah. dalam jangka panjang, litium metalik akan menjadi pilihan utama untuk anoda baterai solid-state. litium logam memiliki keunggulan kapasitas gram teoretis yang tinggi dan potensial elektroda yang rendah. namun, masih terdapat beberapa tantangan dalam industrialisasi litium logam, terutama antara lain korsleting yang disebabkan oleh dendrit litium yang menembus separator, pemutusan sambungan yang disebabkan oleh perubahan volume selama siklus, dan masalah penurunan kinerja yang tidak stabil yang disebabkan oleh film sei, dll.
dalam hal anoda berbasis silikon, shanshan co., ltd. (600884.sh), xiangfenghua (300890.sz), putilai (603559.sh), beterui, zhongke electric (300035.sz), dll. semuanya memiliki kapasitas produksi rencana; dalam hal anoda litium logam, raksasa sumber daya litium tradisional seperti industri litium ganfeng (002460.sz) dan industri litium tianqi (002466.sz) diperkirakan akan menikmati keuntungan pasar yang dihasilkan oleh iterasi anoda dan pertumbuhan permintaan dalam jangka panjang. .
elektrolit semi padat meningkatkan permintaan logam langka
sebagai "variabel" utama dalam penerapan teknologi baterai solid-state, elektrolit solid-state dapat dibagi menjadi elektrolit solid-state polimer dan elektrolit solid-state anorganik menurut jenis material yang berbeda. sistem perwakilan yang pertama adalah peo polietilen oksida, sedangkan yang terakhir mencakup sistem oksida, sulfida dan halida.
diantaranya, elektrolit oksida memiliki stabilitas termal dan stabilitas kimia yang baik terhadap logam litium, dan biasanya digunakan dalam baterai semi-padat. perusahaan perwakilan dari rute ini termasuk tdk, toyota, qingtao energy, weilan new energy, dan baterai lithium ganfeng, funeng technology. (688567.sh), teknologi tinggi guoxuan, baterai lishen, teknologi huineng, dll.; sulfida unggul dalam konduktivitas dan dianggap sebagai bahan kandidat kuat untuk semua baterai solid-state , lg new energy, solidpower, panasonic, catl (300750.sz), byd (002594.sz), guangzhou automobile group (601238.sh), penghui energy, dll.
pada jalur elektrolit oksida, menurut struktur kristal elektrolitnya, dapat dibagi menjadi tipe struktur perovskit (seperti llto), tipe struktur garnet (seperti llzo), tipe konduktor ion cepat (latp), tiofosfat (lgps), dll. hal ini akan menciptakan permintaan baru terhadap bahan baku logam seperti zirkonium, lantanum, titanium, dan germanium.
bahan baku llzo antara lain zirkonium dioksida, zirkonium nitrat, zirkonium karbonat, dll. cadangan sumber daya zirkonium negara saya kecil, permintaan besar, ketergantungan impor mencapai lebih dari 90%, dan pola penawaran dan permintaan berada dalam keseimbangan yang ketat untuk waktu yang lama. perusahaan produksi zirkonium dalam negeri terutama mencakup industri zirkonium timur (002167.sz), bahan baru sanxiang (603663.sh), teknologi kaisheng (600552.sh), dll., dan telah melakukan tindakan penelitian dan pengembangan pendukung untuk bahan baterai solid-state .
bahan baku llzo/llto antara lain lantanum oksida, lantanum nitrat, lantanum hidroksida, dll. tiongkok kaya akan sumber daya tanah jarang dan menyumbang 70% produksi global. shenghe resources (600392.sh) dan northern rare earth (600111.sh) memiliki kapasitas produksi lantanum oksida.
bahan baku llto/latp antara lain titanium dioksida, titanium pirofosfat, dll. pada tahun 2022, cadangan sumber daya titanium global (dihitung sebagai tio2) akan mencapai sekitar 700 juta ton, terutama ilmenit; tiongkok menyumbang 29% dari dunia, menempati peringkat pertama di dunia. produsen utama titanium dioksida dalam negeri termasuk cnnc titanium dioxide (002145.sz), longbai group (002601.sz), vanadium titanium co., ltd.
bahan baku seperti lagp dan lgps elektrolit padat sulfida termasuk germanium dioksida, germanium sulfida, dll. perusahaan domestik besar termasuk yunnan germanium industry (002428.sz) dan chihong zinc germanium (600497.sh).
litium sulfida menjadi kunci pengurangan biaya elektrolit padat
elektrolit sulfida cocok untuk semua baterai solid-state. bahan elektrolit terutama mencakup litium sulfida (li2s), natrium sulfida (na2s), kalium sulfida (k2s), dan jenis lainnya. laporan penelitian oriental securities menunjukkan bahwa di antara elektrolit sulfida dengan struktur kristal yang berbeda, dengan mempertimbangkan karakteristik keamanan termal, biaya, kematangan proses, dan faktor lainnya, elektrolit sulfida perak germanium lpscl (li6ps5cl) adalah baterai sulfida semua padat-status .
namun, tingginya harga litium sulfida telah menjadi kendala utama yang membatasi komersialisasi elektrolit sulfida. mengambil lpscl sebagai contoh, litium sulfida adalah bahan baku utama untuk sintesis elektrolit lpscl. harga litium sulfida saat ini melebihi us$650.000/ton (sekitar rmb 4,63 juta/ton), yang jauh lebih tinggi daripada ambang batas komersialisasi.
saat ini, metode produksi utama litium sulfida meliputi penggilingan bola mekanis, metode reduksi suhu tinggi, metode pelarut, dll. proses persiapan ini memiliki persyaratan suhu, kelembapan, dan konsumsi energi yang tinggi, dan proses persiapan perlu dilakukan. dalam atmosfer inert, mengakibatkan tingginya harga litium sulfida, yang mencakup hampir 80% biaya elektrolit padat sulfida. selain itu, elektrolit padat sulfida juga menghadapi masalah seperti kontak antarmuka padat-padat yang buruk, yang menyebabkan berkurangnya efisiensi transmisi ion, mudahnya bereaksi dengan uap air untuk menghasilkan gas beracun, dan kebutuhan akan lingkungan inert untuk produksi dan penyimpanan. oleh karena itu, peningkatan proses persiapan litium sulfida telah menjadi faktor kunci dalam mengurangi biaya elektrolit sulfida dan bahkan mengurangi biaya baterai solid-state.
perusahaan-perusahaan tercatat yang telah menggunakan litium sulfida terlebih dahulu mungkin akan menjadi pihak pertama yang memperoleh manfaat dari pengembangan baterai solid-state. tianqi lithium saat ini telah menyelesaikan pekerjaan dukungan terkait industrialisasi litium sulfida generasi berikutnya, telah melakukan prototipe dengan lebih dari sepuluh pelanggan hilir, dan terus melakukan peningkatan kualitas produk dan optimalisasi teknologi pengurangan biaya; (002812.sz) enjie frontier new materials saat ini telah menyelesaikan konstruksi dan pengoperasian uji coba skala kecil kapasitas produksi tahunan tingkat ton untuk produk lithium sulfida kemurnian tinggi untuk solid state, dan membangun pabrik berkapasitas 100 ton lini produksi percontohan litium sulfida.
selain itu, teknologi rongbai mengajukan paten yang melibatkan metode pembuatan litium sulfida pada bulan desember 2023. dengan menambahkan sumber belerang organik, teknologi ini mendorong reaksi antara sumber karbon dan litium sulfat, mengurangi produksi pengotor li2o, dan meningkatkan kemurnian. litium sulfida; lan haihua high energy times, anak perusahaan saham gabungan teng (300484.sz), telah membuat terobosan dalam modifikasi material dan memiliki kapasitas untuk memproduksi secara massal bahan baku litium sulfida dalam jumlah ton dengan premis biaya yang terkendali , dan hasil uji fisik xrd menunjukkan bahwa kemurnian materialnya tinggi, kata perusahaan itu. hasil uji kinerja konduktivitas ion elektrolit sulfida (lipscl) dapat menjadi patokan terhadap tingkat tertinggi dunia.
(artikel ini berasal dari china business news)
