Najnowsze osiągnięcia w dziedzinie baterii ze stałym elektrolitem od 10 największych światowych firm litowo-jonowych

W 2024 roku globalny krajobraz konkurencji na rynku akumulatorów energetycznych zaczął się kształtować. Dane opublikowane 2 lipca pokazują, że globalna instalacja akumulatorów energetycznych osiągnęła łączną moc 285,4 GWh od stycznia do maja tego roku, co oznacza wzrost o 23% rok do roku.

Dziesięć najlepszych firm w rankingu to: CATL, BYD, LG Energy Solution, SK Innovation, Samsung SDI, Panasonic, CALB, EVE Energy, Guoxuan High-Tech i Xinwanda. Chińskie firmy produkujące baterie nadal zajmują sześć z dziesięciu pierwszych pozycji.

Wśród nich, instalacje akumulatorów CATL osiągnęły 107 GWh, co stanowi 37,5% udziału w rynku, zapewniając firmie pozycję lidera z absolutną przewagą. CATL jest również jedyną firmą na świecie, której instalacje przekroczyły 100 GWh. Instalacje akumulatorów BYD osiągnęły 44,9 GWh, zajmując drugie miejsce z udziałem w rynku na poziomie 15,7%, co stanowi wzrost o 2 punkty procentowe w porównaniu z poprzednimi dwoma miesiącami. W dziedzinie akumulatorów półprzewodnikowych (solid-state), plan rozwoju technologicznego CATL opiera się głównie na połączeniu materiałów stałych i siarczkowych, dążąc do osiągnięcia gęstości energii 500 Wh/kg. Obecnie CATL kontynuuje inwestycje w dziedzinie akumulatorów półprzewodnikowych i spodziewa się osiągnąć produkcję na małą skalę do 2027 roku.

Jeśli chodzi o BYD, źródła rynkowe wskazują, że firma może przyjąć strategię technologiczną obejmującą katody trójskładnikowe (monkrystaliczne) o wysokiej zawartości niklu, anody na bazie krzemu (o niskiej rozszerzalności) oraz elektrolity siarczkowe (kompozytowe halogenki). Pojemność ogniwa może przekraczać 60 Ah, przy gęstości energetycznej masy 400 Wh/kg i gęstości energetycznej objętości 800 Wh/l. Gęstość energetyczna akumulatora, odpornego na przebicie i nagrzewanie, może przekraczać 280 Wh/kg. Termin rozpoczęcia produkcji masowej jest mniej więcej taki sam jak na rynku, przy czym produkcja na małą skalę spodziewana jest do 2027 roku, a wprowadzenie na rynek do 2030 roku.

Firma LG Energy Solution prognozowała wcześniej, że baterie ze stałym elektrolitem na bazie tlenków zostaną wprowadzone na rynek do 2028 r., a baterie ze stałym elektrolitem na bazie siarczków do 2030 r. Najnowsze informacje wskazują, że LG Energy Solution zamierza wprowadzić na rynek technologię baterii z suchą powłoką przed 2028 r., co mogłoby obniżyć koszty produkcji baterii o 17–30%.

Firma SK Innovation planuje zakończyć prace nad bateriami polimerowo-tlenkowo-stałymi oraz bateriami siarczkowo-stałymi do 2026 roku, a ich industrializacja planowana jest na 2028 rok. Obecnie firma tworzy centrum badawcze baterii w Daejeon, Chungcheongnam-do.

Samsung SDI ogłosił niedawno plan rozpoczęcia masowej produkcji baterii ze stałym elektrolitem w 2027 roku. Komponent baterii, nad którym pracują, osiągnie gęstość energetyczną na poziomie 900 Wh/l i będzie miał żywotność do 20 lat, umożliwiając naładowanie do 80% w ciągu 9 minut.

Panasonic współpracował z Toyotą w 2019 roku, dążąc do przejścia baterii półprzewodnikowych z fazy eksperymentalnej do fazy przemysłowej. Obie firmy założyły również przedsiębiorstwo produkujące baterie półprzewodnikowe o nazwie Prime Planet Energy & Solutions Inc. Jednak obecnie nie ma żadnych dalszych informacji na ten temat. Niemniej jednak, Panasonic ogłosił już w 2023 roku plany rozpoczęcia produkcji baterii półprzewodnikowych przed 2029 rokiem, głównie do użytku w bezzałogowych statkach powietrznych.

Ostatnio pojawiły się ograniczone informacje na temat postępów CALB w dziedzinie akumulatorów półprzewodnikowych. W czwartym kwartale ubiegłego roku firma CALB ogłosiła na globalnej konferencji partnerów, że ich akumulatory półprzewodnikowe zostaną zainstalowane w pojazdach luksusowej marki zagranicznej w czwartym kwartale 2024 roku. Akumulatory te mogą osiągnąć zasięg 500 km po 10-minutowym ładowaniu, a ich maksymalny zasięg może sięgnąć 1000 km.

Zastępca dyrektora Centralnego Instytutu Badawczego EVE Energy, Zhao Ruirui, przedstawił najnowsze osiągnięcia w dziedzinie baterii ze stałym elektrolitem w czerwcu tego roku. Doniesiono, że EVE Energy realizuje plan technologiczny obejmujący wykorzystanie siarczkowych i halogenkowych elektrolitów stałych. Firma planuje wprowadzenie na rynek w pełni stałych baterii w 2026 roku, początkowo koncentrując się na pojazdach hybrydowych z napędem elektrycznym.

Firma Guoxuan High-Tech wprowadziła już na rynek „Jinshi Battery”, w pełni półprzewodnikową baterię wykorzystującą elektrolity siarczkowe. Charakteryzuje się ona gęstością energii do 350 Wh/kg, przewyższając standardowe baterie trójskładnikowe o ponad 40%. Z wydajnością produkcyjną półprzewodnikowej baterii Jinshi na poziomie 2 GWh, Guoxuan High-Tech planuje przeprowadzić testy na małą skalę w pojazdach w pełni półprzewodnikowej baterii Jinshi w 2027 roku, a docelowo ma osiągnąć masową produkcję do 2030 roku, kiedy łańcuch przemysłowy będzie już dobrze rozwinięty.

Firma Xinwanda po raz pierwszy publicznie ujawniła postępy w rozwoju baterii w pełni półprzewodnikowych w lipcu tego roku. Firma oświadczyła, że dzięki innowacjom technologicznym spodziewa się obniżyć koszt baterii polimerowych w pełni półprzewodnikowych do 2 juanów/Wh do 2026 roku, co jest zbliżone do ceny tradycyjnych baterii litowo-jonowych. Planuje ona masową produkcję baterii w pełni półprzewodnikowych do 2030 roku.

Podsumowując, dziesięć największych światowych firm litowo-jonowych aktywnie rozwija baterie półprzewodnikowe i czyni znaczące postępy w tej dziedzinie. CATL przoduje w tej dziedzinie, koncentrując się na materiałach półprzewodnikowych i siarczkowych, dążąc do osiągnięcia gęstości energii 500 Wh/kg. Inne firmy, takie jak BYD, LG Energy Solution, SK Innovation, Samsung SDI, Panasonic, CALB, EVE Energy, Guoxuan High-Tech i Xinwanda, również mają własne plany technologiczne i harmonogramy rozwoju baterii półprzewodnikowych. Wyścig o baterie półprzewodnikowe trwa, a firmy te dążą do ich komercjalizacji i masowej produkcji w nadchodzących latach. Oczekuje się, że ekscytujące postępy i przełomy zrewolucjonizują branżę magazynowania energii i przyspieszą upowszechnienie się baterii półprzewodnikowych.