В условиях быстрого роста рынка электромобилей, когда поставщики материалов стремятся извлечь выгоду из этого процесса, какие возможности открываются по мере дальнейшего снижения материалоемкости?
С 2015 года материалоемкость аккумуляторного блока (за исключением элементов) снизилась более чем на 50% на кВт⋅ч. Это одна из причин, почему литий-железо-фосфатные (LFP) батареи переживают мощный подъем. Более низкая плотность энергии LFP частично компенсируется большей эффективностью компоновки, которую могут обеспечить производители батарей и оригинального оборудования (OEM). Хорошим примером является батарея Blade от BYD, в которой очень длинные LFP-элементы Blade занимают всю ширину блока и уложены непосредственно друг на друга. Такой подход значительно улучшает соотношение элементов к блоку, в случае BYD — примерно с 40% до 60% (по объему).
Несмотря на снижение материалоемкости на единицу автомобиля, ряд материалов останется важным, поскольку они обеспечивают базовую функциональность конструкции. В связи с быстрым ростом рынка электромобилей спрос на эти материалы будет продолжать расти, несмотря на снижение их использования на единицу автомобиля. Примерами таких материалов являются шасси, компоненты системы терморегулирования (охлаждающие пластины, шланги системы охлаждения и другие), противопожарная защита, шины, электрическая изоляция и другие межслойные материалы.
Ключ к успеху всех этих материалов — снижение веса и стоимости. Но для всех межслойных материалов многофункциональность приобретает все большее значение. По мере уменьшения количества вспомогательных материалов и структуры упаковки, межслойные материалы должны выполнять больше функций. Если раньше было распространено нанесение нескольких слоев материалов для обеспечения тепло- и электроизоляции, сжатия и огнезащиты, то новые материалы должны будут выполнять несколько из этих функций. Хотя сами по себе они могут стоить дороже, они могут заменить многие другие материалы, упростив производство и снизив общую стоимость системы.
Корпус батареи (или лоток, крышка, конструкция и т. д.) всегда будет оставаться ключевым компонентом аккумуляторного блока, даже несмотря на его все большую интеграцию в конструкцию автомобиля. В этом случае наиболее распространенным выбором являются металлы: сталь часто используется для несущей конструкции, а алюминий — благодаря своей легкости. Автомобильный рынок имеет большой опыт в производстве и применении этих материалов. Однако растет интерес к композитным или полимерным компонентам для снижения веса, создания более точных геометрических форм и предоставления дополнительных функциональных возможностей. По оценкам IDTechEx, композитный корпус без структурных изменений может увеличить плотность энергии батареи до 7% (дальнейшее улучшение возможно при индивидуальной разработке). Хотя эта цифра может показаться небольшой, по мере уменьшения прироста плотности энергии любое небольшое изменение имеет существенное значение.
Композитные корпуса батарей становятся все более распространенными, примерами тому служат Mustang Mach-E и Ford F-150 Lightning. Безусловно, существуют и проблемы, такие как защита от электромагнитных помех, огнестойкость и преодоление зависимости от металлов. Однако все эти проблемы решаемы, и IDTechEx прогнозирует 19-кратный рост использования композитных/полимерных материалов для корпусов. Полностью полимерный корпус батареи возможен, хотя, возможно, это амбициозная задача на современном рынке, но замена отдельных частей конструкции батарейного блока огнестойкими полимерами, несомненно, представляет собой отличную возможность для поставщиков на рынке электромобилей.
Компания IDTechEx недавно опубликовала новый отчет «Материалы для аккумуляторных элементов и блоков электромобилей 2023-2033», в котором подробно рассматриваются исторические и будущие потребности в материалах с учетом 16 категорий материалов внутри элементов и 11 категорий для упаковки.
