Активное обсуждение твердотельных батарей стимулировало их развитие как в академической среде, так и в промышленности. Согласно новому отчету IDTechEx «Твердотельные и полимерные батареи 2021-2031: технологии, прогнозы, игроки», с учетом растущего числа участников рынка и уже достигнутых результатов, ожидается, что к 2031 году объем рынка твердотельных батарей достигнет 8 миллиардов долларов.
Твердотельные батареи могут кардинально изменить ситуацию.
В 2015 году Volkswagen приобрел 5% акций QuantumScape, Dyson — Sakti3, Bosch — SEEO, а Johnson Battery Technologies продала свои твердотельные батареи компании BP. Хотя в 2017 году Bosch продала SEEO, а Dyson отказалась от технологий Sakti3, интерес к твердотельным батареям не ослабевал. Ford, Samsung и Hyundai инвестировали в Solid Power. Hyundai также сотрудничала с BMW. Renault, Mitsubishi и Nissan инвестировали в Ionic Materials. В 2020 году Samsung выпустила новые твердотельные батареи на основе аргиродитового электролита, а Volkswagen инвестировал 200 миллионов долларов в QuantumScape. Помимо упомянутых компаний, на рынок также вышли Honda, Fisker, Panasonic и CATL.
Воспламеняющиеся жидкие электролиты в большинстве коммерческих литий-ионных батарей считаются опасными, поскольку они легко сжимаются при высоких температурах, вызывая короткие замыкания и последующие возгорания. Замена органических жидких электролитов на их твердотельные аналоги позволила создать более безопасные и долговечные твердотельные батареи.
Повышенная безопасность означает меньшее количество электронных компонентов управления безопасностью в аккумуляторных модулях/блоках. Поэтому, даже несмотря на то, что первые поколения твердотельных батарей могут иметь аналогичную или даже более низкую плотность энергии, чем обычные литий-ионные батареи, энергия, доступная в аккумуляторном блоке, может быть сопоставима или даже превышать энергию последних.
Благодаря более широкому электрохимическому окну, которое могут обеспечить твердые электролиты, можно использовать высоковольтные катодные материалы. Кроме того, анод из литиевого металла с высокой плотностью энергии может довести плотность энергии до более чем 1000 Вт·ч/л. Эти характеристики могут сделать твердотельные батареи революционными.
Производство литий-ионных батарей доминировало в Восточной Азии, где важную роль играли Япония, Китай и Южная Корея. Сейчас Соединенные Штаты и европейские страны борются за долю рынка, смещая добавленную стоимость из Восточной Азии и приближая производство батарей к рынку применения. Выбор новых материалов и изменения в производственных процессах указывают на реорганизацию цепочки поставок батарей. Как с технологической, так и с деловой точки зрения, разработка твердотельных батарей стала частью стратегии развития батарей следующего поколения. Это стало глобальным проектом с региональными интересами и государственной поддержкой. Новые материалы, компоненты, системы, методы производства и техническая экспертиза откроют новые возможности.
Основной движущей силой рынка станет применение электромобилей.
Спрос на твердотельные батареи в основном обусловлен электромобилями. Системы хранения энергии и бытовая электроника, такая как смартфоны, планшеты и ноутбуки, также являются целевыми рынками, причем последний может появиться раньше.
Учитывая планы массового производства большинства компаний — в Японии (примерно 2025-2030 гг.), Европе (примерно 2025-2026 гг.), а также в материковом Китае и на Тайване (примерно 2022-2023 гг.) — твердотельные батареи, вероятно, начнут активно развиваться после 2025 года, хотя мелкосерийное производство может начаться и раньше. Ожидается, что рынок подключаемых гибридных автомобилей займет наибольшую долю (66%) в 2031 году, за ним последуют приложения для смартфонов.
Интерес к электромобилям обусловлен рынком электромобилей, а региональная близость является ключевым фактором на следующем этапе коммерциализации, особенно с учетом текущей ситуации с COVID-19, которая влияет на решения потребителей о покупках, образ жизни и глобализацию. Это приведет к дальнейшей консолидации и партнерству, и весьма вероятно, что новые центры по производству твердотельных батарей будут расположены вблизи рынков применения электромобилей. Между тем, стартапы, расположенные далеко от рынков применения, как правило, лицензируют свои технологии, а не строят местные производственные мощности.
Обзор отчета:
Отчет «Твердотельные и полимерные батареи 2021-2031: технологии, прогнозы, игроки» охватывает отрасль твердотельных электролитов, предлагая 10-летний прогноз до 2031 года с точки зрения производственных мощностей и размера рынка, который, по прогнозам, достигнет более 8 миллиардов долларов. Особое внимание уделяется перспективным химическим составам, с всесторонним анализом восьми неорганических твердых электролитов и органических полимерных электролитов.
Кроме того, в отчете рассматриваются производственные проблемы, связанные с твердотельными электролитами, и то, как крупные компании решают эти проблемы, а также достижения в исследованиях и деятельность ключевых игроков. В нем также представлено исследование лития как стратегического ресурса, подчеркивающее стратегическое распределение этого материала по всему миру и его роль в твердотельных батареях. Некоторые химические составы будут характеризоваться высоким потреблением лития, что станет настоящим испытанием для горнодобывающих компаний по всему миру.
