Эти достижения подчеркивают, как непрерывная оптимизация существующих материалов, элементов и конструкций литий-ионных батарей может и впредь обеспечивать значительное улучшение характеристик батарей, особенно с точки зрения скорости зарядки, безопасности и эффективности.
Помимо литий-ионных батарей, Китай также лидирует в коммерческом развитии натрий-ионных (Na-ion) батарей. Натрий-ионные батареи привлекают внимание благодаря своему потенциалу обеспечить лучшую производительность и работу при низких температурах — двум областям, в которых традиционные литий-железо-фосфатные батареи могут оказаться неэффективными. Они также обеспечивают защиту от потенциальных перебоев в поставках материалов для литий-ионных батарей. Компания CATL недавно представила свою натрий-ионную батарею для электромобилей, продаваемую под брендом Naxtra, что стало значительным шагом на пути к коммерческой жизнеспособности. В то время как стартапы в Европе и Северной Америке вносят инновации в химию электродов и элементов, Китай опережает их в масштабировании производства. Крупные китайские поставщики анодных и катодных материалов уже взяли на себя обязательства по строительству производственных мощностей для компонентов натрий-ионных батарей, а производство элементов также значительно продвинулось.
Доминирование Китая вызывает опасения у западных производителей. Трудности, с которыми сталкиваются европейские и североамериканские компании по производству аккумуляторов, такие как банкротство Northvolt и сокращение инвестиционных планов компаний, таких как ACC, PowerCo, Umicore и Ford, подчеркивают огромные сложности в поддержании темпов развития. Замедление темпов внедрения электромобилей в 2024 году вновь сделало приоритетной задачей достижение паритета по стоимости и производительности с автомобилями с двигателями внутреннего сгорания, и по мере того, как существующие конструкции литий-ионных аккумуляторов приближаются к своим пределам производительности, особенно с точки зрения плотности энергии, новые и передовые технологии производства аккумуляторов приобретают все большее значение.
Для компаний за пределами Китая разработка передовых технологий следующего поколения может стать единственным способом выжить и сохранить свою актуальность. В этом отношении относительно большое количество европейских и североамериканских стартапов, разрабатывающих аккумуляторные технологии следующего поколения, вселяет некоторую надежду.
Твердотельные батареи остаются давно ожидаемой инновацией, предлагающей повышенную безопасность и высокую плотность энергии в сочетании с литий-металлическими или безанодными конструкциями. Сохраняются проблемы, связанные с масштабируемостью, стоимостью и долгосрочной производительностью, хотя такие разработки, как недавняя проверка твердотельных элементов Factorial компанией Stellantis, подчеркивают продолжающийся прогресс. В ближайшей перспективе продолжается коммерциализация анодов с высоким содержанием кремния, и данные от многочисленных компаний указывают на их потенциал для повышения плотности энергии и возможностей быстрой зарядки. На катоде сверхвысоконикелевые материалы расширяют границы производительности, но не обеспечат столь желаемого снижения стоимости. Низкая стоимость литий-железо-фосфатных (LFP) батарей способствовала быстрому росту их рыночной доли с 2020 года, но широкое внедрение еще больше укрепит глобальную зависимость от китайских цепочек поставок, поскольку почти 100% производства катодных материалов для LFP находится в Китае. Между тем, растет интерес к катодам, богатым литий-марганцем (Li-Mn). Эти материалы обещают компромиссное решение: улучшенную плотность энергии по сравнению с LFP при одновременном снижении стоимости по сравнению с NMC. Это может позволить литий-марганцевым катодам выступать в качестве альтернативы LFP на европейском и североамериканском рынках и предложить способ диверсификации цепочки поставок. Как всегда, остаются проблемы, связанные со стабильностью литий-марганцевых катодных материалов и отсутствием их коммерческого применения.
Заключение: Инновации, масштаб и стратегия.
Разрабатывается множество передовых и перспективных технологий для литий-ионных батарей, которые еще больше улучшат характеристики батарей и, следовательно, повысят вероятность широкого распространения электромобилей и стационарных систем хранения энергии. За пределами Азии, и особенно в Китае, разработка технологий следующего поколения, вероятно, сыграет ключевую роль в развитии конкурентоспособных внутренних рынков батарей. Поскольку политика и геополитическая напряженность создают неопределенность в отношении темпов внедрения электромобилей и стационарных систем хранения энергии, разработка экономически эффективных, высокопроизводительных решений в области батарей и локализованных цепочек поставок будет иметь решающее значение.
Автор: д-р Алекс Холланд, директор по исследованиям в IDTechEx
