на треке твердотельных аккумуляторов полно лидеров
2024-09-14
한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina
репортер economic observer лю сяолинь сколько лет потребуется для массового производства? это обычное предложение в области транспортных средств на новой энергии недавно превратилось в высшую форму автомобильных аккумуляторов - твердотельные аккумуляторы. в начале года оуян мингао, академик китайской академии наук и профессор университета цинхуа, заявил, что «полностью твердотельные батареи представляют собой угрозу и вызов, с которым мы сталкиваемся. такие страны, как сша, япония и южная корея, лидируют в массовом производстве твердотельных батарей». после предупреждения о рисках график массового производства твердотельных батарей стал самой популярной информацией в новом выпуске. в энергетической сфере все китайские производители аккумуляторов также продемонстрировали тенденцию наперегонки со временем, чтобы первыми запустить в производство твердотельные батареи.
в течение пяти месяцев с апреля по сентябрь китайские компании продолжали публиковать новости о результатах исследований и разработок и сроках массового производства твердотельных батарей, положив начало соревнованию по коммерциализации, которое должно было начаться в 2027 году раньше запланированного срока. хотя оуян мингао недавно еще раз подчеркнул, что коммерциализация твердотельных батарей потребует времени, а крупномасштабное массовое производство займет не менее пяти лет, график, предоставленный производителями аккумуляторов и автомобильными компаниями, показывает, что это не займет так много времени и не может ждать. . пока.
в мае компания saic объявила, что начала 500-дневный обратный отсчет до начала массового производства твердотельных батарей. полностью твердотельные батареи будут производиться серийно и устанавливаться в автомобили в 2026 году. это станет самым ранним этапом массового производства. график производства твердотельных аккумуляторов; будучи лидером в производстве аккумуляторов, catl уделяет большое внимание полностью твердотельным аккумуляторам. отношение к прогрессу в области исследований и разработок аккумуляторов также изменилось с молчаливого на активное раскрытие того, что «. он достигнет уровня мелкосерийного производства в 2027 году»; в конце августа неведущая аккумуляторная компания penghui energy выпустила полностью твердотельный аккумулятор, и фраза «крупный прорыв в области полностью твердотельных аккумуляторов» » привело к постоянному росту цен на акции. два «дневных лимита в 20 см»; в начале сентября weilan new energy объявила, что «сульфидные (полностью твердотельные) батареи будут продаваться в этом году», что взволновало экспертов; в области аккумуляторов материалов, многие компании объявили, что они разработали различные твердотельные батареи. электролит (основная часть твердотельных батарей) завершил пилотные испытания и достиг небольших объемов поставок. на конференции power battery 1 сентября твердотельные батареи стали. главный герой впервые вызвал дискуссию, а популярность на рынке капитала сделала эту тему еще более горячей... …
стимулированные «стартом» китайских компаний, японские компании продолжают откладывать массовое производство твердотельных аккумуляторов. недавно toyota взяла на себя инициативу и объявила о последних темпах массового производства в 2026 году. европейские и американские научно-исследовательские группы и поставщики материалов для аккумуляторов также постоянно сообщают о последних достижениях в исследованиях и разработках твердотельных аккумуляторов. зарубежные компании надеются воспользоваться этой возможностью и использовать твердотельные батареи в качестве переломного момента в изменении глобальной конкурентной среды транспортных средств на новых источниках энергии. вся информация показывает, что расстояние между твердотельными батареями от лаборатории до производственной линии постоянно сокращается.
однако технология, используемая китаем для получения преимущества, — это не самая технологически революционная полностью твердотельная батарея, а «полутвердотельная батарея» как переходная технология. с этого года многие автомобильные компании, такие как saic, nio и gac, устанавливают полутвердотельные аккумуляторы в новые автомобили и рекламируют их как аргументы в пользу продажи. но разница указывает на то, что китайские батареи все еще находятся под угрозой отхода от полностью твердотельной технологии. «действительно, сила китая заключается в скорости индустриализации», — сказал хань лян (псевдоним), руководитель отечественной компании по производству аккумуляторов. избегание недостатков в исследованиях фундаментальных материалов, использование огромного рынка и производственной цепочки для достижения индустриализации как можно раньше, а также достижение итеративного обновления технологий в ходе индустриализации - это стратегия китая, направленная на то, чтобы опередить кривую в области твердотельных батарей.
но с другой стороны, обратный отсчет до массового производства полностью твердотельных батарей через три года начался. коммерческая ценность массового производства полутвердых батарей, рациональность инвестиций и способы преодоления технических трудностей. все твердотельные батареи представляют собой неизбежный риск. что еще более важно, реструктуризация огромной цепочки производства аккумуляторов в китае, вызванная выпуском твердотельных батарей, а также внутренние проблемы подрывной деятельности на отраслевом уровне, например, куда пойдут жидкие батареи, требуют быстрых решений.
обратный отсчет до массового производства
твердотельные батареи, как следует из названия, представляют собой батареи, в которых используются твердые электролиты. традиционные жидкие литиевые батареи в основном состоят из четырех ключевых элементов: положительного электрода, отрицательного электрода, электролита и сепаратора. твердотельные батареи заменяют жидкий электролит и сепаратор в традиционных жидких литиевых батареях твердыми электролитами и используют новые материалы положительных и отрицательных электродов. применение новых материалов и новых технологий позволит твердотельным батареям иметь высокую безопасность, высокую плотность энергии, более высокую скорость зарядки и разрядки, а также высокую адаптацию к температуре при меньших размерах. среди них только преимущества значительного снижения риска утечки и взрыва аккумуляторной батареи достаточно, чтобы переопределить ценность транспортных средств на новых источниках энергии.
таким образом, твердотельные батареи были признаны лучшим выбором для батарей следующего поколения. япония, южная корея, европа и сша поставили разработку твердотельных батарей на вершину своих национальных промышленных стратегий. среди них, представленных такими компаниями, как toyota и panasonic, япония начала разработку твердотельных батарей еще тридцать лет назад. корейские батареи также сотрудничали с европейскими и американскими компаниями и рано инвестировали в исследования и разработки твердотельных батарей. китай начал исследования и разработки твердотельных батарей десять лет назад. хотя за последние пять лет количество заявок на патенты на твердотельные батареи в китае быстро выросло, по общему количеству они все еще отстают от японии и южной кореи. патентов.
«массовое производство твердотельных батарей, особенно полностью твердотельных, связано с битвой за технологическое доминирование». ли чжэн, соучредитель и генеральный менеджер qingtao energy, сказал, что тот, кто первым начнет массовое производство, определит, кто будет иметь технологическое доминирование на следующем этапе конкуренции за автомобили на новой энергии. другими словами, сможет ли китай, на долю которого приходится 60% мировых поставок аккумуляторов, продолжать сохранять свое конкурентное преимущество в области транспортных средств на новой энергии, тесно связано со скоростью коммерциализации, технической мощью и зрелостью производственной цепочки твердотельных аккумуляторов. государственные батареи.
это чувство кризиса также является основной причиной, по которой в этом году в китае набирают популярность твердотельные батареи. независимо от исследовательских институтов, сетевых компаний, производящих аккумуляторы, и автомобильных компаний, все они предпочитают использовать рынок вместо лабораторий и использовать полутвердотельные батареи, чтобы занять лидирующие позиции в массовом производстве, чтобы захватить позицию нового пути и занять лидирующие позиции. первый шаг к индустриализации твердотельных аккумуляторов.
в мае этого года на выставке десятилетних достижений saic group компания qingtao energy, компания по производству твердотельных аккумуляторов, входящая в состав saic, не только объявила, что будет осуществлять серийную поставку полутвердой версии lightyear первого поколения. -государственные батареи для zhiji l6 в этом году, но также объявил, что в 2025 году. начиная с 2020 года, ее твердотельные продукты будут широко устанавливаться на чисто электрические и гибридные модели собственного бренда saic, а полностью твердотельные батареи станут официально массовыми. - 2026 года выпуска. на данный момент это самое быстрое массовое производство твердотельных аккумуляторов в китае.
в зависимости от постепенного уменьшения содержания жидкого электролита путь развития твердотельных аккумуляторов можно условно разделить на полутвердые (5-10%), квазитвердые (0-5%), полностью твердые (0%). и другие этапы, среди которых полутвердое и квазитвердое использование. все электролиты представляют собой смешанные твердо-жидкие электролиты. по плану, массовое производство твердотельных аккумуляторов saic будет осуществляться в три этапа. на первом этапе содержание жидкости в электролите будет снижено до 19%, на втором этапе - до 19%. 5%, на третьем этапе она сократится всего до 1%.
идея индустриализации saic состоит в том, чтобы использовать постепенное массовое производство технологии твердотельных аккумуляторов на первых двух этапах и полагаться на огромный промышленный масштаб saic для создания новой производственной цепочки, связанной с добычей и сбытом, особенно с поставками ключевых материалов и основного оборудования. и т. д. поставщиков, а в сочетании с возможностью независимого бренда saic group широкомасштабно развивать технологию твердотельных аккумуляторов, это может обеспечить модернизацию всей отраслевой цепочки, а затем добиться массового производства полностью твердотельных батарей. .
это также мышление большинства автомобильных компаний. до сих пор основные автомобильные компании, а также производители аккумуляторов, представленные catl, funeng technology, guoxuan hi-tech и xinwangda, tianqi lithium, yiwei lithium, ganfeng lithium и huineng technology. производители материалов для литиевых аккумуляторов, представленные компанией, объявила о ритме запуска продуктов, связанных с твердотельными батареями. кроме того, большое внимание также привлекли темпы массового производства стартапов по производству твердотельных аккумуляторов, таких как tailan, weilan и qingtao.
поэтапное достижение полностью твердотельного состояния также является распространенным путем для отечественных производителей аккумуляторов. инсайдер funeng technology сообщил, что funeng technology завершит переход от полутвердотельных батарей к твердотельным силовым батареям в ближайшие 5-10 лет, в течение которых она претерпит три технологических обновления. среди них первое поколение полутвердых батарей в мягкой упаковке было произведено серийно в 2021 году. позже funeng technology выпустит модернизированные продукты полутвердых батарей второго и третьего поколений, постепенно снижая содержание жидкого электролита и улучшая производительность аккумуляторных элементов. для повышения безопасности наконец-то были введены полностью твердотельные аккумуляторы.
полутвердотельные аккумуляторы: полуфабрикаты или неизбежный путь
однако, судя по общему прогнозу, что полностью твердотельные батареи будут запущены в мелкосерийное производство в 2027 году, бизнес-цикл полутвердотельных батарей составит всего три года. насколько высока коммерческая ценность полутвердотельных батарей при таком коротком цикле применения?
фактически, в отрасли не обошлось без разногласий относительно рациональности массового производства технологии полутвердотельных аккумуляторов. с точки зрения производительности, самой большой особенностью полутвердых батарей является то, что электролит содержит определенную долю жидкости и не является полностью твердым. по сравнению с жидкостными батареями полутвердые батареи имеют лучшие характеристики с точки зрения пробега и стоимости, а также улучшенные возможности акупунктуры и срок службы. в качестве примера возьмем версию вышеупомянутой полутвердой батареи qingdao tao guangnian. она имеет плотность энергии более 300 втч/кг (текущая плотность энергии жидкостных аккумуляторов составляет от 100 втч/кг до 250 втч/кг). срок службы батареи более 1000 километров и возможность зарядки за 12 минут. зарядка до 400 километров. самое главное, что в настоящее время полутвердотельные батареи обычно выбирают полимерный путь, который позволяет максимально эффективно использовать существующие процессы и оборудование для производства батарей, а сложность производства и стоимость находятся в контролируемом диапазоне.
профессионалы полагают, что массовое производство полутвердых аккумуляторов связано с тем, что производительность существующих жидких литий-ионных аккумуляторов достигла верхнего предела, что не соответствует действительности. хань лян сказал: «технология литий-ионных аккумуляторов далека от зрелости. она сформировала огромную индустрию только под совместным воздействием макрополитики, национальных стратегий, экологического кризиса, рыночных ожиданий и других факторов». действительно существует потенциальный конфликт между полутвердотельными батареями.
на данном этапе хань лян предпочитает рассматривать полутвердое состояние как усовершенствование жидких батарей. «с технической точки зрения реализация полутвердого состояния и полностью твердого состояния — это, по сути, две разные дороги. приведу пример, который может быть неуместным: полутвердое состояние похоже на вождение с ассистентом, которое бесконечно близко к l3, но оно существенно отличается от интеллектуального вождения l3».
по данным китайского инновационного альянса автомобильной аккумуляторной промышленности, за первые пять месяцев 2024 года установленная мощность отечественных полутвердых аккумуляторов достигла 1621,8 мвтч. промышленность называет 2024 год кануном крупномасштабного массового производства полутвердотельных батарей и прогнозирует, что мировые поставки твердотельных батарей достигнут 38 гвтч и 509 гвтч в 2025 и 2030 годах соответственно.
ли чжэн сказал, что с точки зрения аккумуляторных технологий разрыв между мировыми компаниями невелик и они находятся на одной технологической стадии. преимущества китайских аккумуляторов в основном отражаются в масштабах использования и доле рынка.
нарушение: технический порог, который трудно преодолеть.
«десять лет назад япония, сша, европа и южная корея начали продвигать массовое производство твердотельных батарей, но это было чрезвычайно сложно». по мнению ли чжэна, из-за изменений в материалах ядра переход от традиционных батарей к твердотельным батареям сталкивается с проблемой технологических и промышленных изменений.
исходя из этого, график коммерциализации твердотельных батарей, представленный оуян мингао, таков: ожидается, что индустриализация полутвердотельных батарей будет реализована в 2024 году, полностью твердотельные аккумуляторные батареи будут выпущены в 2027 году. , а твердотельные батареи будут полностью запущены в массовое производство в 2030 году, а объем производства превысит 100 миллиардов юаней. цзэн юйцюнь, председатель catl, подробно описал прогресс catl: если мы используем цифры от 1 до 9 для оценки технологической зрелости твердотельных батарей, catl в настоящее время находится на уровне 4. компания изготовила лишь несколько образцов устройств и провела несколько экспериментов. проверки .
«сначала решите проблему с электролитом, решите проблему с отрицательным электродом, а затем решите проблему с положительным электродом. никакой спешки». на «высококлассном диалоге всемирной конференции по энергетическим батареям 2024 года» оуян мингао подчеркнул, что твердотельным батареям еще предстоит преодолеть множество технических трудностей, и это нужно делать шаг за шагом, и нельзя слепо гоняться за скоростью.
сунь сюэлян, иностранный академик китайской инженерной академии, также сказал, что в технологии твердотельных аккумуляторов все еще существует много проблем, среди которых электролиты включают сульфиды, оксиды, полимеры и другие технические решения. лучше ли использовать композитные материалы. или разработать новые электролиты? все эти проблемы необходимо решить.
смена электролита с «жидкого» на «твердый» является самой большой проблемой. от успешной разработки образца в лаборатории до массового производства твердотельных батарей со стандартными характеристиками на производственной линии, которые можно установить в транспортные средства, — проблемы одинаково огромны.
в зависимости от различных электролитов технологии твердотельных аккумуляторов в основном делятся на три основные категории: полимерные твердотельные батареи, оксидные твердотельные батареи и сульфидные твердотельные батареи. в настоящее время не существует единого глобального понимания того, какой технический маршрут более подходит в качестве основной технологии для твердотельных батарей.
в частности, японские автомобильные компании, такие как toyota, honda и nissan, и корейские производители аккумуляторов, такие как lg, samsung и ski, внедрили сульфидную технологию. этот маршрут сложен для массового производства, что заставило toyota отложить первоначальный срок массового производства до 2030 года. американские начинающие технологические компании являются основными партнерами немецких автомобильных компаний и занимаются производством сульфидов, оксидов и полимеров. южная корея также параллельно разрабатывает технологии получения оксидов и сульфидов. китайские компании также изучают различные маршруты.
что касается материалов положительных электродов, выбор твердотельных батарей также разнообразен. с промышленной точки зрения современные положительные электроды в основном включают в себя высоковольтные тройные батареи с высоким содержанием никеля, тройные батареи на основе лития, богатые марганцем, тройные батареи со сверхвысоким содержанием никеля. манганат лития, никеля и другие материалы. материалы для отрицательных электродов. основными из них являются кремний и металлический литий. хотя разнообразие материалов расширяет селективность твердотельных батарей, они также вносят неопределенность в затраты и циклы исследований и разработок.
в связи с этим оуян мингао особо отметил, что технология искусственного интеллекта будет играть важную роль в исследованиях и разработках твердотельных батарей. «эффективность проверки больших моделей ии действительно намного выше. она позволяет выявить более возможные формулы для экспериментальной проверки и сократить количество обходных путей в процессе исследований и разработок». хан лян сказал, что центры исследований и разработок в соединенных штатах уже используют технологию ии, «но весь искусственный интеллект. технология все еще находится в зачаточном состоянии, а сама модель еще не достаточно зрелая из-за недостаточного количества вводимых данных. пройдет некоторое время, прежде чем ее можно будет по-настоящему применить».
помимо материалов, твердотельные батареи также сталкиваются с новыми проблемами в производственных процессах. среди них приготовление оксидных электролитов требует высоких температур выше 900°с, а приготовление сульфидных электролитов требует, чтобы среда сборки обеспечивала температуру ниже минус 60°с. цзэн юйцюнь сказал, что, хотя компания catl в настоящее время выпустила несколько образцов устройств, «использование этих устройств имеет множество граничных условий, таких как достижение высоких характеристик при низких температурах при давлении 6000 атмосфер. это означает, что эти устройства еще не выпущены на рынок». приложение."
«индустриализация полностью твердотельных батарей чрезвычайно сложна. это требует не только прорыва в проблемах материаловедения, но также требует инноваций в технологическом оборудовании и создания новой производственной цепочки, сказал ли чжэн, что твердотельные батареи необходимы». создать новую производственную цепочку, включая реализацию твердотельных электролитных материалов, реконструкцию новых предприятий по производству катодов и катодных материалов, а также новые разработки и инвестиции в процессы и оборудование для производства аккумуляторов.
стоимость является еще одним узким местом в массовом производстве твердотельных батарей. материалом отрицательного электрода, используемого в твердотельных батареях, является металлический литий, а цена лития намного выше, чем цена графита. в настоящее время себестоимость производства твердотельных батарей в 4–25 раз выше, чем у литий-ионных батарей.
в совокупности существуют нерешенные узкие места во всем процессе производства твердотельных батарей от лаборатории до производственной линии с точки зрения исследований и разработок материалов, производственных процессов, затрат и других аспектов. «мы стремимся начать индустриализацию в 2027 году, и ее можно применить в небольших масштабах в некоторых новых областях, которые не чувствительны к затратам. первым применением может не обязательно быть автомобиль, но также может быть маловысотный самолет». хань лян сказал прямо.
информация от предприятий показывает, что узкое место индустриализации твердотельных аккумуляторов является проблемой, которую необходимо решить до начала массового производства. согласно информации, предоставленной saic qingtao, благодаря упрощению и инновациям материалов и процессов, полностью твердотельная батарея, разработанная saic qingtao, может снизить себестоимость единицы продукции от элемента до конца pack до 40%. с жидкими батареями это будет иметь очевидные преимущества в стоимости.
чжан цзиньхуэй, исследователь из xinchen information, напомнил, что между лабораторными образцами и реальными продуктами массового производства будет большой разрыв. производительность и стабильность станут серьезной проблемой для твердотельных батарей после массового производства.
стоит отметить, что с точки зрения аккумуляторной промышленности, если жидкостные аккумуляторы выйдут из основного потока технологий, структура инвестиций в цепочку аккумуляторной промышленности также изменится.
в связи с этим оуян мингао сказал: «поскольку существующая производственная цепочка, основанная на жидкостных батареях, уже достаточно велика и зрела, для китайской аккумуляторной промышленности требуется достаточный консенсус в отношении компоновки полностью твердотельных батарей».
технологическая революция всегда является крупнейшей движущей силой новых промышленных революций и новых бизнес-моделей. но за каждой разрушительной технологической революцией зрелая производственная цепочка также сталкивается с разрушением. типичным примером является подрыв цепочки производства двигателей внутреннего сгорания новыми энергетическими транспортными средствами. предвидимо, что в ближайшие 5-10 лет с массовым производством твердотельных аккумуляторов постепенно появится реконструкция существующей цепочки аккумуляторной промышленности.
(источник: сеть экономических наблюдателей)
