Твердотільні акумулятори все ще стикаються з перешкодами, але приз є величезним для EVS

Твердотільні батареї були визнані зміною ігор для електромобілів-завжди п'ять років, але ніколи не приїжджають.

Чемпіони з твердотільним чином кажуть, що технологія, якщо його вдосконалить, знизить ціни та вагу EV, а може, і подвійний діапазон. Урядові субсидії не вимагають їх продавати. Покупці були б захоплені.

Проблема в тому, що технологія залишається на дошці для малювання. Деякі експерти кажуть, що прорив неминучий. Інші вказують на проблеми, які, як кажуть, є непереборними.

Оскільки приз є настільки спокусливою – EV, який може збігатися та перемогти багатоборчу корисність двигуна внутрішнього згоряння – провідні світові автовиробники та китайська держава інвестують масово. Ці акумулятори наступного покоління прагнуть використовувати тверді електроди та твердий електроліт, замінюючи рідкі або гелеві електроліти, що знаходяться в звичайних літій-іонних акумуляторах.

Думка про консенсус полягає в тому, що успіх – це останнє. Ви можете виключити Дональда Садоуей, професора хімії матеріалів в Массачусетському технологічному інституті з консенсусу. Садоудей, в інтерв'ю, сказав, що не тільки технологія неповна, здатність виробляти в масштабі залишається невловимою.

Нинішня літій-іонна акумуляторна технологія, яка перейшла від хімії на основі нікелю до літієвого заліза фосфату (LFP), доведеться ще на деякий час, каже він. Акумулятори LFP дешевші при зниженій щільності енергії, що забезпечує менший, але прийнятний діапазон, ніж батареї на основі нікелю. Нікельні батареї все ще знадобляться для більш дорогих автомобілів, які потребують більш тривалого дальності.

Кембридж, що базуються на Англії, віце-президент з досліджень, що займається дослідженнями, доктор Джеймс Едмондсон вважає, що прогрес досягається, і вказує на твердотільні батареї-це не єдина технологія, але охоплює різні стратегії з кінцевою метою зняття рідкого електроліту та заміни її твердою. Деякі твердотільні акумулятори, які вже існують, мають невеликі рідкі компоненти.

Пізно в десятиліття

Едмондсон розраховує побачити прототипи справді твердотільних акумуляторів між тепер і 2028 року з преміум-транспортними засобами першими усиновлювачами наприкінці десятиліття.

“З точки зору того, що вони бачать їх у більших обсягах виробництва, ми б не очікували, що до 2030-х років. Навіть до 2035 року ми прогнозуємо трохи більше 100 ГВт-год потужності для твердотільних акумуляторів, порівняно з нашим прогнозом на загальний ринок автомобілів EV приблизно в 3800 ГВт-год в тому ж році”,-сказав він у обміні електронною поштою.

Чи будуть вони дотримуватися обіцянки половини ціни, половину ваги та вдвічі більше потужності?

“Твердовічні батареї по суті почнуться з високою вартістю через їх значно менше масштабного виробництва. Середня вартість клітин на типовий (літій-іон) становила близько 80 $/кВт/год у 2024 році, і ми не очікували, що твердий стан відповідатиме цьому до кінця 2020-х років. Половина ціна буде довгим шляхом, і, можливо, неможливо, особливо, коли літій-іон все ще зменшується.

“Енергетична щільність твердотільного стану, безумовно, може бути вищим, ніж типовий ліф-іон. Ми очікуємо, що клітини твердого стану зможуть досягти близько 900 ч. Вт/л, тоді як середній високий нікель NMC становить близько 400 год./Л”,-сказав він.

Упаковка клітин ускладнюється.

“В цілому твердий стан все ще повинен мати можливість досягти значно більшої щільності енергії, але він не буде таким простим, як клітини, що містять вдвічі більше енергії, означає пачку з вдвічі більше енергії”, – сказав Едмондсон.

Це передчасно, за словами Садоя Міт, сказавши, що основні технічні бар'єри залишаються.

“Суцільна технологія все ще перебуває на етапі досліджень та розробок, і я не бачу нічого на ринку, що наближається до готового продукту”,-сказав Садоя.

Основні фізичні бар'єри

Усунення рідкого елемента виявляється невловимою проблемою.

“Ми не бачимо нічого, що надходить на ринок через фундаментальні фізичні бар'єри, не в будь-який час.

Садоуд роками вказував на основні проблеми, що розвиваються твердотільними технологіями, не були вирішені. Садоудей працює над алюмінієвою сульфюрною батареєю, яка, за його словами, буде дешевшою в масштабах і безпечніше, ніж літій-іон, оскільки він не здатний спалити. Проект затримався через відсутність коштів.

Доктор Тімоті Готсік, віце -президент з технологій та інновацій у Macdermid Enthone Industrial Solutions, заявив, що сьогоднішні акумулятори вже є високоефективними та ефективними.

“Легко уявити ще більше зберігання енергії. Замінивши літієві іони та рідкі електроліти, які схожі на використання губки розміром з кошиками, щоб утримувати чашку води, з літієвим металом, ви могли б упакувати ту саму енергію в щось розміром тенісного кулі. Теоретичне співвідношення енергетичної щільності між графітовим вузлом і літійним металом-це невелика принципа. сказав.

Проведіть EV поза льодовими автомобілями

“Наслідки є величезними, якщо ця технологія може бути реалізована. ЕВ вже фіксують значну частку ринку. З максимальною щільністю енергії, підвищеною безпекою та швидшою зарядкою, майже всі заперечення щодо прийняття ЕВ будуть усунені. Насправді такі досягнення можуть сприяти електромобілям за межі можливостей сьогоднішніх льодових автомобілів”, – сказав Готсік.

“Звичайно, якби це було легко, це вже було б зроблено. Але з такими ставками, багато хто змагається, щоб це відбулося”, – сказав він.

Готсік вказав на провідних інверів у твердотільному дослідженні-

• Китай інвестував 840 мільйонів доларів у дослідження акумуляторних батарей у 2024 році.
• Партнерський Quantumscape VW ще не створив комерційну батарею, але цитується на Нью -Йоркській фондовій біржі і коштує близько 4 мільярдів доларів.
• Toyota витратила 13,4 мільярда доларів на розширені дослідження акумуляторів, при цьому твердий стан є основним напрямком.

Готсік вважає, що поява твердотільних акумуляторів можна виміряти роками, а не десятиліттями.

“Зміна, коли вона настане, може виглядати раптово. Через модульний характер ЕВ, мабуть, буде дуже легко поміняти менший акумулятор та його системи управління на автомобільні конструкції. Як результат, як тільки тверді акумулятори є життєздатними, вони побачать швидке прийняття”,-сказав він.

Едмондсон Idtechex вважає, що твердотільна обіцянка багато, але все ще має перешкоди стрибнути.

Лі-іон підтримуватиме більшість ринку

“Ми б очікували, що виробничі машини з твердими станами акумуляторів будуть на дорогах до 2030-х років, але не в набагато більших виробничих транспортних засобах до 2030-х років і навіть тоді традиційні ліф-іон, ймовірно, підтримуватимуть більшу частину частки ринку”,-сказав Едмондсон.

У Європі політики постановили, що після 2035 року не буде продаватися нові льодовики. Швидке впровадження твердотільного стану перетворить продажі EV.

У США адміністрація Трампа відмовилася від плану примусити принаймні половину нових продажів седана та позашляховиків до 2030 року, щоб бути EVS. Це так само, тому що Садоуд Міт каже, що до 2035 року в США, ICE, Hybrid та EV продажі будуть приблизно еквівалентом сьогодні, але іншою проблемою буде вимоглива увага – електрична сітка.

“Так, у 2035 році ринок автомобілів США буде приблизно таким же, як і сьогодні, але до того часу величезний попит на електроенергію з комп'ютерів, AI та EVS поєднаються, щоб вимагати більше електроенергії, ніж може постачати сітка”, – сказав Садоуей.

Швидкий твердий розгортання явно не вирішить усі проблеми для EVS.