Электромобили на твердотельных батареях поколения 2027 года: ожидания и вызовы.

Зимой значительно сокращается запас хода электромобилей, а сообщения о возгораниях электромобилей продолжают появляться в новостях, что заставляет многих потребителей сомневаться. В этом контексте многие производители и поставщики рассматривают твердотельные батареи как потенциальное решение двух главных недостатков электромобилей: запаса хода и безопасности.

Однако, по мнению экспертов и руководителей предприятий, цитируемых в источнике, «твердотельные батареи» все еще находятся в основном на стадии мелкосерийного производства и тестирования, далеких от массовой коммерциализации. Таким образом, картина неоднозначна: технологические амбиции огромны, но барьеры для индустриализации и стоимость по-прежнему определяют скорость их внедрения в транспортные средства.

Твердотельные батареи выходят из лабораторий, но их непосредственная поставка пока не завершена.

В конце ноября, по сообщению CCTV, группа компаний GAC завершила строительство первой в Китае крупномасштабной линии по производству твердотельных батарей и в настоящее время находится на этапе мелкосерийного опытного производства. Одновременно с этим, проект компании Qingdao Energy Technology Co., Ltd. по производству твердотельных батарей, общий объем инвестиций в который составляет 5,2 миллиарда юаней, быстро развивается и, как ожидается, в следующем году достигнет мощности в 10 ГВт·ч в год.

Основная мотивация исходит из ожидания, что твердотельные батареи преодолеют ограничения традиционных литий-ионных (с жидким электролитом) батарей, которые чувствительны к температуре и ударам. Профессор Фам Туан Линь из Чжэцзянского университета сравнил традиционные литиевые батареи с «переправой через реку на лодке», в то время как переход на твердотельные батареи делает процесс передачи энергии похожим на «бег по суше».

Наиболее впечатляющие характеристики проявляются в трех областях: пробег, диапазон температур и безопасность.

По словам генерального директора компании Qingdao Energy Technology Co., Ltd. г-на Ма Цзяньнаня, твердотельные батареи (в зависимости от типа электролита) можно разделить на полутвердотельные и полностью твердотельные. Он считает, что эта технология представляет собой шаг вперед в плане плотности энергии, безопасности и срока службы по сравнению с традиционными литиевыми батареями.

Приведенные в источнике цифры отражают очень высокие ожидания, но их необходимо рассматривать в контексте: это преимущества, описанные компанией в отношении разработанного ею решения, а не подтверждение широкого внедрения в коммерческом транспорте.

Существует три «школы» электролитов: оксиды, сульфиды и полимеры.

В источнике описываются три подхода к электролизу, которые лежат в основе производства твердотельных батарей: оксидные электролиты (химически стабильные), сульфидные электролиты (высокая проводимость ионов лития) и полимерные электролиты (легкие, гибкие). Каждый подход сопряжен с различными проблемами, связанными с материалами, процессами и стоимостью.

В рамках промышленной экосистемы несколько компаний, таких как Yiwei Lithium Energy и Guoxuan High-Tech, отмечают прогресс в создании пилотных линий; CATL и BYD начали тестирование установки полутвердотельных батарей.

От "плана по производству ГВтч" до фактического производства: на рынке по-прежнему существует разрыв.

Согласно отраслевым данным, за последние четыре года запланированная мощность производства твердотельных батарей в Китае превысила 450 ГВт·ч, а фактическое производство достигло более 25 ГВт·ч. Это свидетельствует о значительном промышленном росте, однако вопрос о «зрелости» производства остается центральным.

Что касается размера рынка, источник прогнозирует, что к 2030 году мировой рынок твердотельных батарей достигнет 116,3 млрд юаней, при этом на китайский рынок придется 18,23 млрд юаней.

Почему его пока нельзя назвать "батареей для каждого дома": технологическая зрелость и точность.

На прошлогодней Всемирной конференции по энергетическим батареям председатель CATL Тон Нгок Куан использовал шкалу от 1 до 9 для описания технологической зрелости и заявил, что твердотельные батареи в настоящее время находятся «только на 4-м уровне», все еще на стадии прототипирования и проверки. Он подчеркнул, что массовое производство твердотельных батарей не равнозначно настоящей коммерциализации.

Профессор Фам Туан Линь утверждает, что твердотельные батареи сталкиваются с двойной проблемой, начиная от лабораторных испытаний и заканчивая крупномасштабными, недорогими и высоконадежными продуктами, как в фундаментальных исследованиях, так и в промышленном производстве. Помимо стоимости, необходимо также улучшить системы проверки и стандартизации: сертификацию регулирующими органами, оценку стоимости и тестирование надежности на протяжении всего жизненного цикла.

Главным препятствием является стоимость: материалы дороги, а требования к производству очень высоки.

Источники указывают на высокие затраты как на основное препятствие, отчасти из-за небольших масштабов отрасли, что делает сырье дорогим. Что касается электролиза сульфидов, г-н Ван Цзаньчун заявил, что на сульфид лития приходится от 60% до 80% прямых затрат на сырье, и тенденции цен будут определять общую стоимость электролиза.

Что касается производственных требований, сульфидные электролиты обладают высокой реакционной способностью по отношению к влаге и кислороду, поэтому их необходимо производить в условиях крайне низкой влажности и содержания кислорода. Полимерные электролиты также сталкиваются с проблемой оптимизации процесса промышленного производства. Эти ограничения приводят к более высоким затратам на инфраструктуру и эксплуатацию по сравнению с традиционными батареями.

Были введены меры по снижению цен, но масштаб этого процесса по-прежнему имеет значение.

Источники указывают, что компания Qingdao сотрудничает с поставщиками сырья для создания цепочки поставок, что помогает снизить затраты на сырье на 30%. Благодаря эффекту масштаба себестоимость производства твердотельных батарей снизилась на 50% по сравнению с этапом тестирования и приближается к уровню высококачественных жидкостных литиевых батарей.

Г-н Ма заявил, что к 2027 году, когда будет введена в эксплуатацию вторая очередь производства мощностью 20 ГВт·ч и произойдет прорыв в области материалов, «себестоимость единицы продукции может упасть ниже 0,3 юаня/Вт·ч, достигнув уровня современных жидкостных литиевых батарей».

История цепочки поставок: сульфидные электролиты и «эффективность в провинции Чжэцзян».

Источники сообщают, что компания Ruigu New Materials Technology Co., Ltd. (Цюйчжоу) официально начала производство сульфидного электролита в июне, ознаменовав начало массового производства этого основного материала для твердотельных батарей. Руководитель проекта, г-н Ван Цзаньчун, выбрал Цюйчжоу из-за развитой химической промышленности и благоприятной деловой среды; он заявил, что весь процесс, от начала строительства до производства, занял всего один год.

Согласно источникам, в настоящее время компания Ruigu имеет стабильный производственный потенциал с производственной линией в сотни тонн, способной выпускать четыре различных вида электролитической продукции, и планирует достичь мощности в тысячи тонн к 2028 году.

План внедрения технологии "установки на транспортные средства": ожидания на 2027–2028 годы, но исследователи сохраняют осторожность.

Источник излагает амбициозный план развития отрасли: Toyota планирует выпустить электромобиль с твердотельной батареей в 2027 году, с запасом хода 1200 км и зарядкой за 10 минут; BMW планирует выпустить прототип в 2025 году, стремясь к серийному производству до 2030 года; Changan Automobile планирует выпустить функциональный автомобиль в 2025 году, завершить проверку установки в 2026 году и начать серийное производство в 2027 году.

Однако была высказана и осторожная позиция. Профессор Ай Синьпин из Уханьского университета заявил, что, основываясь на личном опыте, он не столь оптимистичен, как в отношении дорожной карты на 2027-2030 годы, и сохраняет осторожный подход. Профессор Фам Туан Линь также отметил, что сложно назвать конкретные сроки; полутвердотельные батареи можно сначала протестировать в некоторых областях, в то время как крупномасштабная установка твердотельных батарей требует дальнейших исследований.

Покупателям электромобилей следует обращать внимание не только на пробег, но и на надежность и соответствие стандартам.

История г-на Чжоу из Ханчжоу отражает распространенное мнение: «Когда твердотельные батареи начнут производиться серийно, я буду уверен в покупке электромобиля». Но чтобы перейти от ожиданий к решению о покупке, ключевым фактором является то, что батареи должны пройти строгую проверку и доказать свою надежность на протяжении всего жизненного цикла.

В краткосрочной перспективе твердотельные батареи могут сначала появиться в сегментах с высокой добавленной стоимостью, где производительность и безопасность ставятся выше стоимости. В долгосрочной перспективе скорость внедрения будет зависеть от стоимости материалов, масштабируемости производства и совершенствования стандартов – как предупреждается в источнике: пилотное производство не означает готовность к массовому рынку.