o segmento de baterias de estado sólido está lotado de líderes
2024-09-14
한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina
repórter do observador econômico liu xiaolin quantos anos serão necessários para a produção em massa? esta proposta normal no campo dos novos veículos energéticos voltou-se recentemente para a forma definitiva de baterias de energia para veículos - baterias de estado sólido. no início do ano, ouyang minggao, acadêmico da academia chinesa de ciências e professor da universidade de tsinghua, divulgou que “as baterias totalmente de estado sólido são uma ameaça e um desafio que enfrentamos. as vantagens da indústria de baterias da china podem ser anuladas porque. países como os estados unidos, o japão e a coreia do sul assumem a liderança na produção em massa de baterias totalmente de estado sólido.” após o alerta de risco, o cronograma de produção em massa de baterias de estado sólido tornou-se a informação mais observada no novo. campo de energia. todas as empresas chinesas de baterias também mostraram uma tendência de correr contra o tempo para colocar primeiro as baterias de estado sólido em produção.
nos cinco meses de abril a setembro, as empresas chinesas continuaram a divulgar notícias sobre os resultados de investigação e desenvolvimento e o tempo de produção em massa de baterias de estado sólido, dando início à competição de comercialização que deveria começar em 2027 antes do previsto. embora ouyang minggao tenha enfatizado recentemente novamente que a comercialização de baterias de estado sólido levará tempo e a produção em massa em grande escala levará pelo menos cinco anos, o cronograma fornecido pelos fabricantes de baterias e montadoras mostra que não demora tanto e não pode esperar . contanto.
em maio, a saic anunciou que iniciou uma contagem regressiva de 500 dias para a produção em massa de baterias totalmente de estado sólido. as baterias totalmente de estado sólido serão produzidas em massa e colocadas em veículos em 2026. esta se tornou a primeira em massa. cronograma de produção de baterias de estado sólido; como líder em baterias, a catl tem um forte foco em baterias totalmente de estado sólido. a atitude em relação ao progresso da pesquisa e desenvolvimento de baterias também mudou de calada para revelar proativamente que ". atingirá o nível de produção de pequenos lotes em 2027"; no final de agosto, a empresa não líder de baterias penghui energy lançou um produto de bateria totalmente em estado sólido e a frase "um grande avanço em baterias totalmente em estado sólido " impulsionou o preço das ações a subir continuamente. dois "limites diários de 20 cm"; no início de setembro, a weilan new energy anunciou que "baterias de sulfeto (todas em estado sólido) terão vendas este ano", o que entusiasmou os especialistas; na área de baterias materiais, muitas empresas anunciaram que desenvolveram diferentes eletrólitos de estado sólido (a parte central das baterias de estado sólido) concluíram testes piloto e alcançaram fornecimento de pequeno volume. na power battery conference em 1º de setembro, as baterias de estado sólido tornaram-se. o protagonista pela primeira vez, gerando discussão, e a popularidade do mercado de capitais tornou o assunto mais quente... …
estimuladas pelo "impulso inicial" das empresas chinesas, as empresas japonesas continuaram a adiar a produção em massa de baterias de estado sólido. recentemente, a toyota assumiu a liderança ao dar o ritmo mais recente de produção em massa em 2026. as equipas de investigação científica europeias e americanas e os fornecedores de materiais para baterias também reportam constantemente os mais recentes progressos na investigação e desenvolvimento de baterias de estado sólido. as empresas estrangeiras estão ansiosas por aproveitar a oportunidade e utilizar baterias de estado sólido como um divisor de águas na reversão do cenário competitivo global dos novos veículos energéticos. todas as informações mostram que a distância entre as baterias de estado sólido do laboratório à linha de produção está constantemente diminuindo.
no entanto, a tecnologia utilizada pela china para obter uma vantagem inicial não é a bateria totalmente de estado sólido mais disruptiva tecnologicamente, mas a "bateria de estado semi-sólido" como uma tecnologia de transição. desde este ano, muitas montadoras como saic, nio e gac instalaram baterias de estado semissólido em carros novos e as promoveram como pontos de venda. mas a diferença indica que as baterias chinesas ainda correm o risco de serem subvertidas da tecnologia totalmente de estado sólido. “na verdade, a força da china reside na velocidade da industrialização”, disse han liang (pseudônimo), executivo de uma empresa nacional de baterias. evitar as deficiências da investigação de materiais básicos, aproveitar o enorme mercado e a cadeia industrial para alcançar a industrialização o mais cedo possível e alcançar atualizações tecnológicas iterativas durante a industrialização - esta é a estratégia da china para estar à frente da curva em baterias de estado sólido.
mas, por outro lado, começou a contagem regressiva para a produção em massa de baterias totalmente de estado sólido em três anos. o valor comercial da produção em massa semissólida, a racionalidade da eficiência do investimento e como superar as dificuldades técnicas de. baterias totalmente de estado sólido são riscos inevitáveis. mais importante ainda, a reestruturação da enorme cadeia da indústria de baterias da china provocada pelas baterias de estado sólido, bem como as questões de subversão interna a nível da indústria, tais como o destino das baterias líquidas, exigem soluções rápidas.
contagem regressiva para produção em massa
baterias de estado sólido, como o nome sugere, são baterias que utilizam eletrólitos sólidos. as baterias de lítio líquido tradicionais são compostas principalmente por quatro elementos principais: eletrodo positivo, eletrodo negativo, eletrólito e separador. as baterias de estado sólido substituem o eletrólito líquido e o separador nas tradicionais baterias de lítio líquido por eletrólitos sólidos e usam novos materiais de eletrodo positivo e negativo. a aplicação de novos materiais e novas tecnologias permitirá que as baterias de estado sólido tenham alta segurança, alta densidade de energia, velocidades de carga e descarga mais rápidas e alta adaptabilidade à temperatura em um tamanho menor. entre eles, apenas a vantagem de reduzir significativamente o risco de vazamento e explosão da bateria é suficiente para reescrever o valor dos novos veículos energéticos.
portanto, as baterias de estado sólido foram reconhecidas como a primeira escolha para baterias de próxima geração. o japão, a coreia do sul, a europa e os estados unidos colocaram o desenvolvimento de baterias de estado sólido no auge das suas estratégias industriais nacionais. entre eles, representados por empresas como toyota e panasonic, o japão começou a desenvolver baterias de estado sólido já há trinta anos. as baterias coreanas também cooperaram com empresas europeias e americanas e investiram cedo na pesquisa e desenvolvimento de baterias de estado sólido. a china lançou a pesquisa e o desenvolvimento de baterias de estado sólido há dez anos. embora a china tenha aumentado rapidamente no número de pedidos de patentes de baterias de estado sólido nos últimos cinco anos, ainda está atrás do japão e da coreia do sul em termos de número total. de patentes.
“a produção em massa de baterias de estado sólido, especialmente baterias totalmente de estado sólido, está relacionada com a batalha pelo domínio tecnológico.” li zheng, cofundador e gerente geral da qingtao energy, disse que quem entrar primeiro na produção em massa determinará quem terá o domínio tecnológico na próxima fase da competição por novos veículos energéticos. em outras palavras, se a china, que responde por 60% das remessas globais de baterias de energia, pode continuar a manter sua vantagem competitiva no campo de novos veículos energéticos está intimamente relacionada à velocidade de comercialização, força técnica e maturidade da cadeia industrial de sólidos. baterias estaduais.
esta sensação de crise é também a principal razão pela qual as baterias de estado sólido da china estão a arrancar este ano. independentemente das instituições de pesquisa, das empresas da cadeia da indústria de baterias e das empresas de veículos, todas elas optam por usar o mercado em vez de laboratórios e usam baterias de estado semissólido para assumir a liderança na produção em massa para aproveitar a posição da nova pista e assumir o primeiro passo para a industrialização de baterias totalmente de estado sólido.
em maio deste ano, na exposição de conquistas de dez anos de nova energia do grupo saic, a qingtao energy, uma empresa de baterias de estado sólido sob a saic, tornou-se a protagonista, não apenas anunciando que entregaria em lote a versão lightyear de primeira geração do semi-sólido. baterias de estado sólido para zhiji l6 este ano, mas também anunciou que em 2025 a partir de 2020, seus produtos de estado sólido serão amplamente instalados em modelos elétricos e híbridos puros da própria marca da saic, e todas as baterias de estado sólido serão oficialmente em massa -produzido em 2026. esta é a produção em massa mais rápida de baterias totalmente de estado sólido na china até agora.
de acordo com a diminuição gradual do conteúdo de eletrólito líquido, o caminho de desenvolvimento de baterias de estado sólido pode ser dividido em semi-sólido (5-10% em peso), quase-sólido (0-5% em peso), totalmente sólido (0% em peso) e outros estágios entre eles, uso semissólido e quase sólido. os eletrólitos são todos eletrólitos mistos sólido-líquido. de acordo com o plano, a produção em massa das baterias de estado sólido da saic será realizada em três etapas. na primeira etapa, o teor de líquido no eletrólito será reduzido para 19%; 5%; na terceira etapa, será reduzido para apenas 1%.
a ideia de industrialização da saic é usar a produção em massa gradual de tecnologia de bateria de estado sólido nos dois primeiros estágios e contar com a enorme escala industrial da saic para cultivar uma nova cadeia industrial a montante e a jusante, especialmente o fornecimento a montante de materiais essenciais, equipamentos principais fornecedores, e combinado com a oportunidade da marca independente do grupo saic de desenvolver tecnologia de bateria de estado sólido em grande escala, pode alcançar a atualização de toda a cadeia da indústria e, em seguida, alcançar a produção em massa de baterias totalmente de estado sólido .
esse também é o pensamento da maioria das montadoras de veículos. até agora, as principais empresas de veículos, bem como os fabricantes de baterias representados por catl, funeng technology, guoxuan hi-tech e xinwangda, tianqi lithium, yiwei lithium, ganfeng lithium e huineng technology os fabricantes de materiais para baterias de lítio representados pela empresa têm anunciou o ritmo de lançamento de produtos relacionados a baterias de estado sólido. além disso, o ritmo de produção em massa de startups de baterias de estado sólido, como tailan, weilan e qingtao, também atraiu muita atenção.
alcançar o estado totalmente sólido em etapas também é um caminho comum para os fabricantes nacionais de baterias. uma fonte da funeng technology disse que a funeng technology concluirá a produção de baterias de estado semissólido para baterias de estado sólido nos próximos 5 a 10 anos, durante os quais passará por três atualizações tecnológicas. entre eles, a primeira geração de baterias semissólidas de embalagem mole foi produzida em massa em 2021. posteriormente, a funeng technology lançará produtos atualizados de segunda e terceira geração de baterias semissólidas, reduzindo gradativamente o conteúdo de eletrólito líquido e melhorando o desempenho das células da bateria para melhorar a segurança, foram finalmente introduzidas baterias totalmente de estado sólido.
baterias semissólidas: produtos semiacabados ou o caminho inevitável
no entanto, a julgar pela previsão geral de que as baterias totalmente em estado sólido serão colocadas na produção de pequenos lotes em 2027, o ciclo económico das baterias semissólidas parece ser de apenas três anos. em um ciclo de aplicação tão curto, o valor comercial das baterias de estado semissólido é alto?
na verdade, a indústria não está isenta de controvérsias quanto à racionalidade da produção em massa de tecnologia de baterias de estado semissólido. do ponto de vista do desempenho, a maior característica das baterias semissólidas é que o eletrólito contém uma certa proporção de líquido e não é completamente sólido. em comparação com as baterias de energia líquida, as baterias semissólidas têm melhor desempenho em termos de quilometragem e custo, e também melhoraram as capacidades de acupuntura e o ciclo de vida. tomemos como exemplo a versão qingdao tao guangnian da bateria semissólida acima. ela tem uma densidade de energia de mais de 300wh/kg (a densidade de energia atual das baterias de energia líquida está entre 100wh/kg e 250wh/kg). uma bateria com duração de mais de 1.000 quilômetros e pode ser carregada em 12 minutos. carregue até 400 quilômetros. o mais importante é que atualmente as baterias de estado semissólido geralmente escolhem a rota do polímero, que pode aproveitar ao máximo os processos e equipamentos de produção de baterias existentes, e a dificuldade e o custo de produção estão dentro da faixa controlável.
os profissionais acreditam que a produção em massa de baterias semissólidas se deve ao fato de que o desempenho das baterias líquidas de íon-lítio existentes atingiu o limite superior, o que não é preciso. han liang disse: "a tecnologia das baterias de íons de lítio está longe de estar madura. ela só formou uma enorme indústria sob o efeito combinado de macropolíticas, estratégias nacionais, crises ambientais, expectativas de mercado e outros fatores." na verdade, existe um conflito potencial entre baterias de estado semissólido.
han liang prefere considerar o estado semissólido como uma melhoria das baterias líquidas nesta fase. “da rota técnica de implementação, o estado semissólido e o estado totalmente sólido são essencialmente duas estradas diferentes. para dar um exemplo que pode não ser apropriado, o estado semissólido é como uma direção assistida que está infinitamente próxima de l3, mas é é essencialmente diferente da direção inteligente l3 ".
de acordo com dados da aliança de inovação da indústria de baterias automotivas da china, nos primeiros cinco meses de 2024, a capacidade instalada de baterias semissólidas domésticas atingiu 1.621,8 mwh. a indústria considera 2024 como a véspera da produção em massa em grande escala de baterias de estado semi-sólido e prevê que as remessas globais de baterias de estado sólido atingirão 38 gwh e 509 gwh em 2025 e 2030, respectivamente.
li zheng disse que em termos de tecnologia de baterias, a lacuna entre as empresas globais não é grande e elas estão no mesmo estágio tecnológico. as vantagens das baterias elétricas da china refletem-se principalmente na escala de uso e na participação de mercado.
disrupção: o limite técnico que é difícil de ultrapassar
“há dez anos, o japão, os estados unidos, a europa e a coreia do sul começaram a promover a produção em massa de baterias de estado sólido, mas foi extremamente difícil.” na opinião de li zheng, devido às mudanças nos materiais do núcleo, a evolução das baterias tradicionais para as baterias de estado sólido enfrenta o desafio das mudanças tecnológicas e industriais.
com base nisso, o cronograma de comercialização de baterias de estado sólido fornecido por ouyang minggao é: espera-se que a industrialização de baterias semissólidas seja implementada em 2024, todos os produtos de baterias de estado sólido serão lançados em 2027 , e as baterias de estado sólido serão totalmente colocadas em produção em massa em 2030, com um valor de produção superior a 100 bilhões de yuans. zeng yuqun, presidente da catl, apresentou o progresso preciso da catl: se usarmos os números de 1 a 9 para avaliar a maturidade tecnológica das baterias de estado sólido, a catl está atualmente no nível 4. ela fez apenas algumas amostras de dispositivos e conduziu alguns experimentos verificações.
“primeiro resolva o problema do eletrólito, resolva o problema do eletrodo negativo e depois resolva o problema do eletrodo positivo. no "diálogo de ponta da conferência mundial de baterias de energia de 2024", ouyang minggao enfatizou que ainda existem muitas dificuldades técnicas que as baterias de estado sólido precisam superar, e elas precisam ser feitas passo a passo e não podem buscar velocidade cegamente.
sun xueliang, um acadêmico estrangeiro da academia chinesa de engenharia, também disse que ainda existem muitos desafios na tecnologia de baterias de estado sólido. entre eles, os eletrólitos incluem sulfetos, óxidos, polímeros e outras rotas técnicas. ou desenvolver novos eletrólitos? todas essas questões precisam ser abordadas.
mudar o eletrólito de “líquido” para “sólido” é o maior desafio. desde o desenvolvimento bem-sucedido de uma amostra em laboratório até a produção em massa de baterias de estado sólido com desempenho de alto padrão na linha de produção que podem ser instaladas em veículos, os desafios são igualmente enormes.
de acordo com diferentes eletrólitos, as rotas de tecnologia de baterias de estado sólido são divididas principalmente em três categorias principais, nomeadamente baterias de polímero de estado sólido, baterias de estado sólido de óxido e baterias de estado sólido de sulfeto. atualmente não existe um entendimento global unificado sobre qual rota técnica é mais adequada como tecnologia principal para baterias de estado sólido.
especificamente, montadoras japonesas como toyota, honda e nissan, e empresas coreanas de baterias como lg, samsung e ski adotaram a tecnologia de sulfeto. esta rota é difícil de produzir em massa, o que levou a toyota a adiar o tempo original de produção em massa para 2030. as start-ups americanas de tecnologia são as principais parceiras das empresas automotivas alemãs e estão presentes em sulfetos, óxidos e polímeros. a coreia do sul também está a desenvolver tecnologias paralelas de óxidos e sulfuretos. as empresas chinesas também estão explorando diversas rotas.
em termos de materiais de eletrodo positivo, as opções de baterias de estado sólido também são diversas. do ponto de vista industrial, o eletrodo positivo de corrente inclui principalmente ternário de alto níquel de alta tensão, ternário de níquel ultra-alto rico em lítio e manganês. manganato de níquel-lítio e outros materiais. materiais de eletrodo negativo à base de silício e metal de lítio são os principais. embora os materiais diversificados ampliem a seletividade das baterias de estado sólido, eles também trazem incerteza nos custos e ciclos de pesquisa e desenvolvimento.
para este fim, ouyang minggao destacou especificamente que a tecnologia de ia desempenhará um papel importante na pesquisa e desenvolvimento de baterias de estado sólido. "a eficiência da triagem de grandes modelos de ia é de fato muito maior. ela pode detectar fórmulas mais viáveis para verificação experimental e reduzir desvios no processo de p&d." han liang disse que os centros de p&d nos estados unidos já estão usando tecnologia de ia ", mas". toda a ia a tecnologia ainda está em sua infância e o modelo em si ainda não está maduro o suficiente devido à entrada insuficiente de dados. levará algum tempo até que possa ser verdadeiramente aplicado.
além dos materiais, as baterias de estado sólido também enfrentam novos desafios nos processos de produção. entre eles, a preparação de eletrólitos de óxido requer altas temperaturas acima de 900°c, e a preparação de eletrólitos de sulfeto exige que o ambiente de montagem garanta uma temperatura abaixo de -60°c. zeng yuqun disse que embora a catl tenha produzido atualmente algumas amostras de dispositivos, "o uso desses dispositivos tem muitas condições de limite, como alcançar alto desempenho em baixas temperaturas a 6.000 atmosferas. isso significa que esses dispositivos ainda não estão disponíveis no mercado". aplicativo."
"a industrialização de baterias totalmente de estado sólido é extremamente difícil. ela não requer apenas avanços nos problemas da ciência dos materiais, mas também requer inovação em equipamentos de processo e o cultivo de uma nova cadeia industrial. li zheng disse que as baterias de estado sólido são necessárias." estabelecer uma nova cadeia industrial, incluindo a realização de aplicações de materiais eletrolíticos de estado sólido, a reconstrução das novas indústrias de cátodos e materiais catódicos e o novo desenvolvimento e investimento em processos e equipamentos de produção de baterias.
o custo é outro gargalo na produção em massa de baterias de estado sólido. o material do eletrodo negativo usado nas baterias de estado sólido é o lítio metálico, e o preço do lítio é muito mais alto do que o do grafite. atualmente, o custo de fabricação de baterias totalmente de estado sólido é de 4 a 25 vezes maior que o das baterias de íon-lítio.
em conjunto, existem gargalos não resolvidos em todo o processo de baterias de estado sólido, desde o laboratório até a linha de produção, em termos de pesquisa e desenvolvimento de materiais, processos de produção, custos e outros aspectos. “nós nos esforçamos para iniciar a industrialização em 2027, e ela pode ser aplicada em pequena escala em alguns campos emergentes que não são sensíveis ao custo. a primeira aplicação pode não ser necessariamente um carro, mas também pode ser uma aeronave de baixa altitude.” han liang disse sem rodeios.
informações das empresas mostram que o gargalo da industrialização de baterias totalmente de estado sólido é um problema que deve ser resolvido antes da produção em massa. de acordo com informações divulgadas pela saic qingtao, com base na simplificação e inovação de materiais e processos, a bateria totalmente de estado sólido desenvolvida pela saic qingtao pode reduzir o custo unitário da extremidade da célula até a extremidade do pack em até 40%. com baterias líquidas, terá vantagens de custo muito óbvias.
zhang jinhui, pesquisador da xinchen information, lembrou que haverá uma grande lacuna entre as amostras de laboratório e os produtos reais produzidos em massa. o rendimento e a estabilidade serão um grande desafio para as baterias de estado sólido após a produção em massa.
vale ressaltar que, do ponto de vista da indústria de baterias, se as baterias de energia líquida se retirarem da corrente dominante da tecnologia, o padrão de investimento na cadeia da indústria de baterias também mudará.
a este respeito, ouyang minggao disse: "para a indústria de baterias da china, uma vez que a cadeia industrial existente baseada em baterias líquidas já é bastante grande e madura, o layout de baterias totalmente de estado sólido requer consenso suficiente".
a revolução tecnológica é sempre a maior força motriz para novas revoluções industriais e novos modelos de negócios. mas por detrás de cada revolução tecnológica disruptiva, uma cadeia industrial madura também enfrentará perturbações. a subversão da cadeia da indústria dos motores de combustão interna por novos veículos energéticos é um exemplo típico. é previsível que nos próximos 5 a 10 anos, com a produção em massa de baterias de estado sólido, a reconstrução da cadeia existente da indústria de baterias de energia apareça gradualmente.
(fonte: rede de observadores económicos)
