Поделиться
Исследование: Есть ли будущее у твердотельных батарей для электрокаров
Информационный шум вокруг твердотельных батарей (Solid-state battery, SSB), которые считались альтернативой литий-ионным накопителям энергии, в последние годы заметно утих. Эйфория первых инвестиций закончилась и началась эпоха, где важнейшим ресурсом становится «терпение капитала». Об этом CNews сообщили представители ООО «Инновационный хаб».
Команда Центра бизнес-моделирования «Иннохаба Росатома» провела собственное исследование и сделала прогноз развития технологий SSB на ближайшие годы.
Поиски альтернативы литий-ионным батареям для электромобилей начались около 10–15 лет назад. Довольно громко звучала идея, что замена жидких электролитов на твердые совершит переворот в электромобильности. По некоторым утверждениям, на таких батареях электрокары могли бы увеличить дальность поездки без подзарядки не меньше, чем в два раза. Кроме того, твердые электролиты значительно безопаснее жидких, поскольку не подвержены возгоранию.
Реалистичные прогнозы более сдержанны: первые серийные твердотельные и полутвердотельные батареи смогут увеличить запас хода на 20% при одинаковой массе батареи по сравнению с современными литий-ионными решениями.
После первых восторженных публикаций о превосходстве твердотельных батарей в информационном поле наступило длительное затишье. На первый взгляд можно было даже решить, что инновационные разработки ни к чему не привели, и рынок твердотела умер, так и не родившись.
В то же время батареи с литий-ионным жидким электролитом за последние 10 лет снизились в цене в четыре-пять раз, а их технические характеристики постоянно улучшаются. Одновременно во многих странах создается зарядная инфраструктура. Приемлемое соотношение цены и качества обеспечивает лидерство литий-ионных батарей в массовом сегменте рынка.
Изучая рынок, исследватели обратили внимание на спад медийной активности компаний. Проведенный анализ говорит о том, что сегодня игроки рынка убедились в жизнеспособности технологий, и главными задачами стали производство и капитальные расходы. Затишье в медиа ознаменовало переход от эпохи НИОКР и лабораторных испытаний к эпохе построения производственных процессов.
«На рынке сегодня действуют не стартапы, которым выгоден пиар как инструмент получения инвестиций, а крупные компании. Они зачастую не известны широкой публике, но при этом многие из них размещаются на бирже. Более того, существует не менее шести секторов или технологических школ, каждая из которых пошла своим путем. Самые крупные из них занимаются сульфидными, оксидными, композитными и полимерными электролитами», — сказал заместитель генерального директора по маркетингу и стратегии «Иннохаба Росатома» Алексей Спирин.
Батареи на сульфидных и оксидных электролитах сегодня являются самыми революционными с точки зрения физики. Разработкой батарей на сульфидах занимается, к примеру, «Тойота». Эта технология требует создания отдельного производственного процесса и новых сырьевых цепочек, поэтому сейчас партнер «Тойоты», компания «Idemitsu», строит первый завод по производству сульфида лития.
Оксидную технологию развивает «Фольксваген» через своего партнера «Квантум Скейп», а также несколько китайских компаний.
Однако обе технологии сталкиваются с фундаментальными трудностями при попытках масштабирования и коммерциализации. Сульфидная технология невозможна без сложной операционной цепочки, строжайшего контроля влажности и прочной сырьевой базы. Оксидные электролиты — это дорогостоящее керамическое производство, где пока сложно добиться стандартизации и выйти на масштабирование.
Самые революционные школы сегодня ограничены не физикой технологий, а сложностью масштабирования. Сульфиды и оксиды лучшие по физическим параметрам, но требуют долгих денег, терпения и политической воли.
Золотой серединой могут стать композитные электролиты, поскольку могут легче встроиться в технологический цикл литий-ионных батарей. Однако в производительности композиты проигрывают сульфидным и оксидным электролитам.
Довольно много разработок и в сфере полутвердотельных аккумуляторов. Они остаются важным промежуточным этапом между твердотельными и литий-ионными батареями. На них рынок оттачивает многие технологические процессы. Батареи на полимерных и полутвердотельных электролитах проще и дешевле масштабируются, но не имеют яркого преимущества: решения на литий-ионных электролитах постоянно «съедают» их ценность. Эти технологии не исчезают, а стабилизируются в нишевых сегментах, например, на рынке коммерческого транспорта.
Главные выводы исследования
Мировая экосистема SSB — это уже не гонка технологий, а проверка на терпение и индустриальную зрелость. Все серьезные игроки сделали выбор технологии и стратегии. Этот выбор не окончательный, но он достаточно дорог, чтобы отменить его без потерь. Конкуренция между школами возможна только на стыке целевых сегментов.
Твердотельные батареи в ближайшем будущем останутся нишевым продуктом. Они могут постепенно занять место в сферах, где особенно важны безопасность и производительность: космос, оборонная промышленность, системы накопления энергии (ESS), премиальный сегмент электромобилей, интернет-вещей, медтехника.
Литий-ионные батареи останутся лидирующим сегментом на массовом рынке как минимум до середины 2030-х годов. По наиболее реалистичному сценарию полная замена батарей с жидким электролитом на твердотельные маловероятна. Скорее всего, произойдет диверсификация рынка с сосуществованием нескольких технологий, адаптированных под разные задачи.
Самый дефицитный ресурс — терпение капитала. За последние 10-15 лет в SSB сформировался переизбыток концепций при дефиците игроков, готовых пройти в следующий этап — пережить годы без видимого прогресса, продолжая инвестировать.
Короткая ссылка
