Недавние достижения в области технологии твердотельных аккумуляторов (solid-state battery) привели к тому, что некоторые крупные производители электромобилей увеличили финансирование исследований и разработок нового типа литий-ионных аккумуляторов. Несмотря на то, что проблемы с затратами и дизайном на сегодняшний день препятствуют коммерческому применению батареи в электромобилях, некоторые автогиганты поставили перед собой цели к середине десятилетия развернуть производство.
Solid-state battery (SSB) привлекли внимание производителей, обещая повысить безопасность, плотность энергии и дальность действия электромобилей. Вместо легковоспламеняющихся жидких электролитов, используемых в обычных литий-ионных батареях, производители аккумуляторных элементов собирают SSB-батареи с электролитами в твердой форме.
ПРЕИМУЩЕСТВА ТРАНСФОРМАЦИИ МАССОВОГО РЫНКА АККУМУЛЯТОРОВ
Наряду с возможностью быстрой зарядки без риска возгорания, переход на твердотельные аккумуляторы, скорее всего, мало что изменит в существующих цепочках поставок литий-ионных аккумуляторов, инфраструктуре или ценах на металлы для аккумуляторов, считают аналитики.
«Компания Solid Power Inc. производит твердотельные аккумуляторы для электромобилей и внедрила кремниевую полностью твердотельную батарею на производственные линии в Колорадо в рамках комплексных усилий по поставке новых линий электромобилей», – объявила фирма 24 мая.
- Ford Motor – первоначально инвестировала в стартап в Колорадо в 2019 году.
- В начале мая Solid Power обеспечила инвестиционный транш в серию B в размере $130 млн от Ford и Bayerische Motoren Werke AG для разработки технологии SSB-батарей следующего поколения.
- Вместо того, чтобы перестраивать существующую инфраструктуру, Solid Power предлагает адаптировать обычные производственные линии и оборудование по производству литий-ионных аккумуляторов для выпуска новых SSB-батарей электроэнергии.
«Ценность предложения заключается в том, что мы можем перейти прямо на существующие литий-ионные производственные мощности и использовать точно такое же оборудование, точно такие же процессы для переключения этих линий со вчерашнего литий-ионного производства на завтрашнее твердотельное состояние»,- признался генеральный директор и соучредитель Solid Power Дуг Кэмпбелл во время конференции 1 июня, организованной Benchmark Mineral Intelligence.
- Ford рассчитывает перенести большую часть своих капиталовложений в существующие производственные линии литий-ионных аккумуляторов, чтобы адаптировать их для изготовления solid-state battery.
«Мы с нетерпением ожидаем реализации этих улучшений и работы с Solid Power, чтобы легко и быстро интегрировать их твердотельные аккумуляторные элементы на основе сульфидов в процессы производства литий-ионных элементов. Это будет гораздо эффективней выпуска полностью твердотельных аккумуляторных элементов на основе оксидов»,- заявил 3 мая Тед Миллер, менеджер Ford по подсистемам электрификации и исследованиям в области электроснабжения.
- По словам Дуга Кэмпбелла, Solid Power поставила цель в начале 2022 года начать пилотное производство своего кремниевого анода с высоким содержанием кремния на 100 ампер-часов с целью его коммерциализации в 2026 году.
«Мы не так уж далеки от того, чтобы иметь функционирующие твердотельные батареи, которые работают и надежны, – признался Каспар Роулз, аналитик компании Benchmark Mineral Intelligence, в интервью S&P Global Market Intelligence. – Вполне возможно, что эти батареи появятся примерно в середине десятилетия, может быть, чуть позже. Исследования твердотельных аккумуляторов не являются чем-то новым. Однако стоимость остается одним из основных факторов, препятствующих широкомасштабному процессу выпуска аккумуляторов для электромобилей. Как и в случае со всеми новыми технологиями, я ожидаю, что первоначально они будут дороже”.
- Аналитик назвал захватывающий марафон автогигантов по созданию SSB-зарядов – безумием, а вывод на рынок твердотельного продукта сравнил с «гонкой на дно», учитывая затраты и конечную стоимость.
Это означает, что твердотельные аккумуляторы, скорее всего, будут использоваться в военных беспилотных летательных аппаратах или высококлассных спортивных автомобилях и крупногабаритных электромобилях», – подчеркнул Роулз.
- По мнению аналитиков, твердотельные аккумуляторы могут быть интегрированы в существующие цепочки поставок литий-ионных аккумуляторов.
- Ожидается, что они окажут минимальное влияние на спрос на металлы для аккумуляторов в целом. И на это есть вполне объективные причины. Во-первых, замена жидкого электролита твердым электролитом требует ограниченного количества материала. Во-вторых, твердотельные аккумуляторы могут потребовать меньше сырья, чем литий-ионные аккумуляторы для электрокаров.
«В любом случае, это очень небольшая доля материалов, поэтому я не думаю, что проблема сырья слишком серьезный вопрос для отрасли, – продолжил Роулз. – Тем более, мы, как и сегодня, еще долго будем использовать литий-ионный аккумулятор, невзирая на новые твердые технологии».
- Мы писали ранее, что Volkswagen AG начал сотрудничать с технологической компанией QuantumScape Corp. в 2012 году, чтобы лидировать в разработках SSB-аккумуляторов и в 2018 году запустить совместное производственное предприятие.
- В середине мая компании заключили соглашение о выборе места в Германии для завода по производству твердотельных аккумуляторов. Volkswagen инвестировал $ 100 млн в QuantumScape в 2018 году и еще $ 200 млн в 2020 году.
- Генеральный директор и соучредитель QuantumScape Джагдип Сингх заявил на брифинге 14 мая, что компания надеется вывести свою твердотельную батарею на рынок «как можно скорее». Кстати, QuantumScape в сентябре 2020 года сообщила о желании стать публичной и привлечь сумму около $ 3,3 млрд.
«Остается несколько препятствий, прежде чем твердотельные аккумуляторы выйдут в серийное производство», – резюмировала Ребекка Сиз, доцент кафедры машиностроения и экологии университета “Пердью”. – Мы как бы находимся в серой зоне между разработками и полным переходом. Так как для некоторых тестируемых составов твердотельных электролитов потребуются дополнительные материалы, такие как лантан, редкоземельный элемент, или германий, ниобий, тантал, цирконий. Это может вызвать необходимость в дополнительных процессах обработки, чтобы батарея могла быть масштабирована для использования в электромобилях. Но в целом материалы в твердотельных батареях в значительной степени будут дублировать материалы, используемые в обычных катодах литий-ионных аккумуляторов – это никель, кобальт, марганец, железо и алюминий. Безусловно, у отдельных производителей были агрессивные цели. Некоторые даже говорили, что к 2025 году эти разработки будут коммерциализированы. Но, как выясняется, все не так просто».
