Добро пожаловать в наш последний анализ тенденций в области батарей на 2023-й год. В прошлый раз мы предсказывали, что рынок электрохимических накопителей энергии будет широко открыт литий-ионными батареями, и мы были правы.
В 2023-м каждый человек владеет более чем одним типом аккумуляторов. Будущее уже здесь.
Пришло время заглянуть в будущее и посмотреть, как добыча лития, LiFePO4, топливные элементы и твердотельные аккумуляторы будут определять отрасль уже в ближайшие месяцы.
Опять зря обещают?
Это миф. Прямо сейчас электрохимические системы исследуются. Но как?
Учёные тестируют различные сочетания составов и материалов. То, что успешно показывает результат (стабильно работает, ускорена зарядка или увеличена ёмкость), то идёт в разработку.
Проекты с большими перспективами (обычно из экономических соображений) получают инвестиции. Их внедряют в различных областях от электромобилей до смартфонов.
Да-да, уже и в смартфонах тоже. Из недавних примеров Xiaomi и Huawei.
Они ставят литий-ионные батареи с кремний-кислородным анодом вместо обычного графитового, как у всех остальных:
- • Xiaomi Mi 11 Ultra (батарея 5000 мА·ч по технологии High-Silicon Lithium 2016-го года);
- • Huawei Mate Xs 2 (аккумулятор 4500 мА·ч разрабатывается Watt Lab с 2015-го года).
Обе технологии начинали исследовать 6-7 лет назад. Столько времени понадобилось на коммерциализацию.
И, как видите, лишь в определённых флагманских дорогих моделях.
Но мир живёт не одними смартфонами. Есть ИБП, солнечные электростанции, электротранспорт (те же погрузчики или поломоечные машины, а не условная Tesla для «понтов»), медицинские приборы и многое другое...
Сосредоточимся на 15 главных трендах, формирующих 2023-й год в аккумуляторной отрасли.
15 основных трендов аккумуляторов
1. Литий остаётся
Литий (Li) остаётся главным материалом аккумуляторов.
2. Добычу удешевить
Производители стремятся упростить и удешевить добычу лития.
3. Требования к литию снизить
Главная задача исследователей — научиться делать аккумуляторы из лития меньшего качества (например, полученного из морской воды и после переработки).
4. LiFePO4 (LFP) всё интереснее
Литий-железо-фосфатные аккумуляторы разработчикам интересны более других электрохимических систем (INR, LCO, NMC и прочих) — Tesla и BYD используют именно такие ячейки.
5. Поднять напряжение LiFePO4
К 2023-му году LiFePO4 усовершенствовали в Gotion Hi-Tech — их лаборатории добавили марганец, с которым напряжение выросло с 3,2 В до 3,68 В, плотность хранения заряда увеличилась на 30,4%.
6. Свинцово-кислотные АКБ неинтересны
Свинцово-кислотные АКБ всё меньше интересны мировым производителям, так как их литий-ионные аналоги (LFP, LTO и другие) дешевле в долгосрочной перспективе и не требуют обслуживания.
7. Электромобили приносят больше денег
Электромобили реально делают автомобили старого типа с двигателем внутреннего сгорания менее интересными с точки зрения прибылей мировых автоконцернов — новые технологии приносят больше денег.
8. Электромобили для зим
Находятся решения в электромобилях даже для таких суровых своими морозными зимами стран, как Россия или Канада.
9. Растёт потребность в ресурсах
Современные аккумуляторы требуют всё больше кобальта (Co), никеля (Ni), легковоспламеняющихся жидкостей, графита и марганца (Mn).
10. Кобальт сложно добывать
Кобальт (Co) стараются заменять на никель (Ni) из-за роста цен, хотя его процесс производства (извлечение и очистка) даже сложнее, но пока дешевле — дело в монополии Демократической Республики Конго на добычу кобальта.
11. Жидкостные заменяют на твердотельные
Жидкостные электролиты (с легковоспламеняющимися жидкостями или полимерным гелем, как в Li-Polymer) стремятся заменить на твердотельные — керамические, стеклянные, твёрдо-полимерные, кремниевые.
12. Графит уходит
Старые графитовые аноды стремятся заменить на модифицированные кремниевые и литий-металлические.
13. Твердотельные батареи близко
Замена материалов, характеристик, свойств электролита и анода приближает коммерческое появление первых твердотельных батарей, но они всё ещё остаются перспективой 2030-х.
14. Остаются трудности с твердотельными
Трудности разработки твердотельных аккумуляторов признали Dyson (остановлены все исследования в 2019-м), Bosch (проекты прекращены) Toyota (испытывает проблемы), Pellion Technologies — компания Массачусетского технологического института (заморожена разработка магниево-ионного аккумулятора).
15. Поставили на водородные топливные элементы
Параллельно электрохимическим аккумуляторам идут успешные исследования водородных топливных элементов — Япония и Южная Корея активнее других стран выступают за эту технологию и даже строят водородные заправки у себя в городах.
Главные вопросы
Эти ключевые тезисы помогают быстро войти в курс дела. Узнайте, что происходит в мире аккумуляторов, и как вы можете подготовиться.
Вопрос 1. В 2023-м откажутся от Li-Polymer?
Как только керамика, стекло или кремний прочно коммерциализируются, Li-polymer останется в прошлом. Гелеобразному (загущенному присадками) полимерному электролиту уже найдена твердотельная замена. Жидкостный электролит опасен, неустойчив и в целом устарел.
Вопрос 2. Случится переход на LiFePO4?
Верно. Технологии литий-ионных аккумуляторов с железо-фосфатным катодом (LiFePO4) аккумуляторов используют преимущества богатого сырья, рентабельных методов производства и отработанных производственных процессов. Дешеветь продолжит и LTO-технология.
Вопрос 3. Водород?
Водородные топливные элементы становятся накопителями высокой плотности энергии. Они используются для обеспечения электроэнергией во время стихийных бедствий или для уменьшения перегрузки электросетей. Именно на водород делают ставки критики аккумуляторного «бума» и электромобилей на литий-ионной тяге.
***
Будущее широко открыто для появления новых батарей. Вы узнали последние тенденции в области исследований и технологий.
Эти знания помогут принимать обоснованные решения о том, что лучше всего соответствует нашим с вами потребностям сейчас и в будущем.
Пишите вопросы в комментарии. Мы ждём ваши сообщения и ВКонтакте @NeovoltRu.
Подпишитесь на нашу группу, чтобы узнавать новости из мира автономности гаджетов, об их улучшении и прогрессе в научных исследованиях аккумуляторов. Мы также ведём насыщенный блог в «Дзене» и на Medium — заходите посмотреть.
![15 трендов аккумуляторов 2023]: LiFePO4, топливные элементы и твердотельные аккумуляторы](/img/cms/blog-2022/19-10-2022-0.jpg "15 трендов аккумуляторов 2023]: LiFePO4, топливные элементы и твердотельные аккумуляторы")
![15 трендов аккумуляторов 2023]: LiFePO4, топливные элементы и твердотельные аккумуляторы](/img/cms/blog-2022/19-10-2022-1.jpg "15 трендов аккумуляторов 2023]: LiFePO4, топливные элементы и твердотельные аккумуляторы")
![15 трендов аккумуляторов 2023]: LiFePO4, топливные элементы и твердотельные аккумуляторы](/img/cms/blog-2022/19-10-2022-2.jpg "15 трендов аккумуляторов 2023]: LiFePO4, топливные элементы и твердотельные аккумуляторы")
![15 трендов аккумуляторов 2023]: LiFePO4, топливные элементы и твердотельные аккумуляторы](/img/cms/blog-2022/19-10-2022-3.jpg "15 трендов аккумуляторов 2023]: LiFePO4, топливные элементы и твердотельные аккумуляторы")
