Nýjustu þróun í rafgeymum með föstu efnasambandi hjá 10 helstu fyrirtækjum í heiminum í litíumjónarafhlöðum

Árið 2024 fór samkeppnisumhverfið fyrir rafhlöður á heimsvísu að taka á sig mynd. Opinber gögn sem birt voru 2. júlí sýna að uppsetning rafhlöðu á heimsvísu náði samtals 285,4 GWh frá janúar til maí á þessu ári, sem er 23% vöxtur milli ára.

Tíu efstu fyrirtækin á listanum eru: CATL, BYD, LG Energy Solution, SK Innovation, Samsung SDI, Panasonic, CALB, EVE Energy, Guoxuan High-Tech og Xinwanda. Kínversk rafhlöðufyrirtæki eru enn í sex af tíu efstu sætunum.

Meðal þeirra náði uppsetningum CATL á rafhlöðum 107 GWh, sem samsvarar 37,5% markaðshlutdeild og tryggði sér leiðandi stöðu með algjöru forskoti. CATL er einnig eina fyrirtækið í heiminum sem hefur sett upp meira en 100 GWh. Uppsetningum BYD á rafhlöðum nam 44,9 GWh og er í öðru sæti með 15,7% markaðshlutdeild, sem er 2 prósentustiga aukning miðað við síðustu tvo mánuði. Á sviði fastrafhlöðu byggir tæknileg stefna CATL aðallega á blöndu af fastrafhlöðum og súlfíðefnum, með það að markmiði að ná orkuþéttleika upp á 500 Wh/kg. Eins og er heldur CATL áfram að fjárfesta á sviði fastrafhlöðu og stefnir að því að ná smáframleiðslu fyrir árið 2027.

Hvað varðar BYD benda markaðsaðilar til þess að þeir gætu tekið upp tæknilega leið sem samanstendur af þríþættum (einskristalla) katóðum með háu nikkelinnihaldi, kísil-byggðum anóðum (lágri útþenslu) og súlfíð rafvökvum (samsettum halíðum). Rafhlaðan getur verið meira en 60 Ah, með massa-sértæka orkuþéttleika upp á 400 Wh/kg og rúmmálsorkuþéttleika upp á 800 Wh/L. Orkuþéttleiki rafhlöðupakkans, sem er ónæmur fyrir götum eða upphitun, getur farið yfir 280 Wh/kg. Tímasetning fjöldaframleiðslu er nokkurn veginn sú sama og markaðurinn, með smáframleiðslu sem búist er við árið 2027 og markaðskynningu árið 2030.

LG Energy Solution spáði áður að oxíð-byggðar fastrafhlöður yrðu settar á markað fyrir árið 2028 og súlfíð-byggðar fastrafhlöður fyrir árið 2030. Nýjasta uppfærslan sýnir að LG Energy Solution stefnir að því að markaðssetja þurrhúðunartækni fyrir rafhlöður fyrir árið 2028, sem gæti lækkað framleiðslukostnað rafhlöðu um 17%-30%.

SK Innovation hyggst ljúka þróun á föstum rafhlöðum úr pólýmeroxíði og súlfíðrafhlöðum fyrir árið 2026, og iðnvæðingu er stefnt að árið 2028. Eins og er eru þeir að koma á fót rannsóknarmiðstöð fyrir rafhlöður í Daejeon í Chungcheongnam-do.

Samsung SDI tilkynnti nýlega áform sín um að hefja fjöldaframleiðslu á rafhlaðum í föstu formi árið 2027. Rafhlöðuíhluturinn sem þeir eru að vinna að mun ná orkuþéttleika upp á 900 Wh/L og hafa líftíma allt að 20 ára, sem gerir kleift að hlaða 80% á 9 mínútum.

Panasonic hafði unnið með Toyota árið 2019 með það að markmiði að færa rafgeyma úr tilraunastigi yfir í iðnvæðingu. Fyrirtækin tvö stofnuðu einnig fyrirtæki sem framleiðir rafgeyma úr fastaefni sem hét Prime Planet Energy & Solutions Inc. Hins vegar hafa engar frekari uppfærslur verið gerðar enn sem komið er. Engu að síður tilkynnti Panasonic árið 2023 um áætlanir um að hefja framleiðslu á rafgeymum úr fastaefni fyrir árið 2029, aðallega til notkunar í ómönnuðum loftförum.

Takmarkaðar fréttir hafa borist af framþróun CALB á sviði rafgeyma með föstu efnainnihaldi. Á fjórða ársfjórðungi síðasta árs tilkynnti CALB á alþjóðlegri ráðstefnu samstarfsaðila að hálf-föst efnainnihaldsrafhlöður þeirra yrðu settar upp í ökutæki erlends lúxusmerkis á fjórða ársfjórðungi 2024. Þessar rafhlöður geta náð 500 km drægni með 10 mínútna hleðslu og hámarksdrægni þeirra getur orðið 1000 km.

Zhao Ruirui, aðstoðarforstjóri Rannsóknarstofnunar EVE Energy, kynnti nýjustu þróunina í rafgeymum í föstu formi í júní á þessu ári. Greint er frá því að EVE Energy sé að vinna að tæknilegri þróun sem felur í sér súlfíð- og halíð-föst rafvökva. Þeir hyggjast setja á markað fullar rafgeymar í föstu formi árið 2026, fyrst með áherslu á tvinnbíla.

Guoxuan High-Tech hefur þegar gefið út „Jinshi Battery“, fullbúna föstu-ástands rafhlöðu sem notar súlfíð raflausnir. Hún státar af orkuþéttleika allt að 350 Wh/kg, sem er meira en 40% betri en hefðbundnar þríhyrningsrafhlöður. Með framleiðslugetu í hálfföstu ástandi upp á 2 GWh stefnir Guoxuan High-Tech að því að framkvæma smáskala prófanir á fullbúnu föstu-ástands Jinshi rafhlöðunni í ökutækjum árið 2027, með það að markmiði að ná fjöldaframleiðslu fyrir árið 2030 þegar iðnaðarkeðjan er orðin vel þekkt.

Xinwanda birti ítarlega opinbera skýrslu um framfarir í framleiðslu á fullum föstum rafhlöðum í júlí á þessu ári. Xinwanda sagði að með tækninýjungum stefndi fyrirtækið að því að lækka kostnað við fjölliðu-föstu rafhlöður niður í 2 júan/Wh fyrir árið 2026, sem er nálægt kostnaði við hefðbundnar litíumjónarafhlöður. Þeir stefna að því að ná fjöldaframleiðslu á fullum föstum rafhlöðum fyrir árið 2030.

Að lokum má segja að tíu stærstu litíumjónafyrirtækin í heiminum séu að þróa rafhlaður með föstu efnasamsetningu og ná verulegum árangri á þessu sviði. CATL er fremst í flokki með áherslu á föstu efnasamsetningu og súlfíðefni og stefnir að orkuþéttleika upp á 500 Wh/kg. Önnur fyrirtæki eins og BYD, LG Energy Solution, SK Innovation, Samsung SDI, Panasonic, CALB, EVE Energy, Guoxuan High-Tech og Xinwanda hafa einnig sínar eigin tæknilegu áætlanir og tímalínur fyrir þróun rafhlaða með föstu efnasamsetningu. Kapphlaupið um rafhlaður með föstu efnasamsetningu er hafið og þessi fyrirtæki stefna að því að ná markaðssetningu og fjöldaframleiðslu á komandi árum. Spennandi framfarir og byltingar eru væntanlegar til að gjörbylta orkugeymsluiðnaðinum og knýja áfram útbreidda notkun rafhlaða með föstu efnasamsetningu.