Діалог з Сюй Ханюєм з Weilan New Energy: масове виробництво твердотільних батарей, можливо, почнеться після 2030 року, рідкі, гібридні твердорідкі та повністю твердотільні батареї будуть співіснувати протягом тривалого часу

“固態 батареї масового виробництва, ймовірно, з’являться після 2030 року.” Нещодавно технічний директор Beijing Weilan New Energy Technology Co., Ltd. Xu Hangyu в інтерв’ю журналісту «Daily Economic News» розповів про свої прогнози.

Джерело зображення: надано організаторами

За минулий рік, у розвитку твердої батареї спостерігається багато прогресів. Весь ланцюг виробництва зосереджений на проблемах інтерфейсу тверде-тіла, пропонуючи різні рішення, включаючи введення йодних іонів у електроліт LiPSCl, постійні ітерації обладнання для ізостатичного пресування, технологію ALD (атомно-шаровий осад) для модифікації інтерфейсу тощо. Зі зрілістю технології та зниженням вартості виробництва в ланцюгу, процес масового виробництва твердої батареї може прискоритися.

За інформацією, наразі тверді батареї перебувають на ключовому етапі переходу від лабораторних досліджень і малих випробувань до середніх і великих серій.

З погляду Xu Hangyu, зараз галузь здебільшого зосереджена на вирішенні низки ключових питань у процесі виробництва твердої батареї. З точки зору обладнання, виробники вже здатні надавати прототипи, але частина етапів ще потребує доопрацювання. Важливо системно забезпечити повне проходження всього процесу обладнання. Також зниження вартості сировини та накопичення досвіду масштабного виробництва вимагають практичної поступової роботи.

“Роздільна інтелектуалізація, медична електроніка та інші сегменти мають меншу чутливість до вартості і можуть бути першими, хто застосує цю технологію. Масове виробництво твердої батареї залежить від її загальної продуктивності, вартості та ринку, і чи зможе галузь до 2030 року масово виробляти тверді батареї — це ще оцінка, і для цього потрібні спільні зусилля всієї галузі,” — зазначив Xu Hangyu.

Основний напрямок — “оксид + полімер”

Тверді електроліти — ключовий матеріал для твердої батареї. Вони бувають різних типів: сульфіди, оксиди, полімери, галогеніди, нітриди тощо. В залежності від типу електроліту, розробляються різні технологічні маршрути.

Обговорюючи переваги та недоліки різних технологій, Xu Hangyu вважає, що сульфідні електроліти мають найвищу іонну провідність і забезпечують переваги у швидкодії батареї. Теоретично, сульфідні тверді батареї мають найкращі загальні характеристики. Однак високоякісний сульфід літію коштує дорого, а технологічний процес і обладнання для сульфідних маршрутів значно відрізняються від традиційних рідких батарей, що підвищує початкову вартість виробництва.

“Щодо технологічного маршруту ‘полімер + оксид’ або інших неорганічних електролітів, основна ідея полягає у поєднанні переваг полімерів та неорганічних електролітів. Хоча полімерні електроліти при кімнатній температурі мають нижчу іонну провідність порівняно з традиційними рідкими, їх переваги — легкість і гнучкість матеріалу, що полегшує вирішення проблем інтерфейсу,” — сказав Xu Hangyu.

Крім того, він додав, що полімерний маршрут має також певні переваги у вартості. “Хоча на початкових етапах полімери та оксиди коштували недешево, з поширенням гібридних твердо-рідиних батарей і розвитком ланцюга виробництва, ці матеріали значно подешевшали. З точки зору вартості, полімерні композитні електроліти мають конкурентні переваги,” — зазначив Xu Hangyu.

За інформацією, Weilan New Energy зосереджена на маршруті “оксид + полімер” для твердої батареї, використовуючи технологію “ін-сайт твердої фіксації”, яка дозволяє досягти атомарного контакту між інтерфейсами.

Джерело зображення: офіційний мікроблог Weilan New Energy

Xu Hangyu повідомив: “Ми також займаємося розробкою сульфідних твердої батареї і створили дочірню компанію Zhongke Chaoneng у Шеньчжені, яка відповідає за розробку сульфідних твердої батареї і вже має можливості середніх випробувань.”

Крім того, Weilan New Energy має плани щодо гібридних гелій-рідиних батарей. “Наша гібридна батарея поєднує оксидні та полімерні електроліти з традиційними рідкими. З 2020 року наші продукти вже застосовуються у безпілотних літальних апаратах, електромобілях (NIO ET7, ES6 та інші моделі з обміном батарей), нових системах зберігання енергії,” — розповів журналісту Xu Hangyu.

Ще не готові до справжнього комерційного впровадження

На даний момент, вартість гібридних гелій-рідиних батарей все ще вища за традиційні літій-іонні батареї. Однак, основна думка галузі полягає в тому, що криві вартості гібридних батарей мають тенденцію до зниження, повторюючи історію літій-іонних.

“На початку, ціна на оксиди, полімери та нові матеріали для катодів і анодів була високою через обмежений масштаб застосування, переважно у безпілотниках, висококласних мотоциклах тощо,” — сказав Xu Hangyu. “Зараз вже випущено гібридні гелій-рідини батареї з обсягами у GWh, і їх вартість значно знизилася.”

Він додав: “Вартість електролітів у гібридних батареях продовжує знижуватися, нові матеріали для катодів і анодів стають дешевшими щороку, а підвищення виробничої якості батарей сприяє зниженню загальних витрат. У сфері зберігання енергії, наші гібридні батареї мають цінову близькість до традиційних рідких батарей, базуючись на літій-залізо-фосфатних катодах і графітових анодах.”

Проте Xu Hangyu визнав: “Загальний масштаб виробництва гібридних гелій-рідиних батарей ще невеликий, і багато компаній, включаючи нас, мають значний розрив з лідерами ринку, такими як CATL і BYD. Верхній ланцюг постачання ще має обмежену цінову переговорну силу. Однак із зростанням масштабів, зниженням вартості матеріалів і зменшенням витрат на виробництво та R&D, шлях зниження вартості гібридних батарей стане більш очевидним.”

З точки зору вартості твердої батареї, Xu Hangyu вважає, що ланцюг виробництва ще не повністю сформований, і технологія ще не перейшла до масового виробництва. “Щоб застосувати у електромобілях для демонстраційних цілей, можливо, це станеться приблизно до 2027 року; але для широкого впровадження потрібно ще довгий час,” — сказав він. “Зараз технології здатні створювати тверді батареї, але їхні характеристики та вартість ще не конкурентоспроможні на ринку. Тому, наразі, тверді батареї ще не мають справжніх умов для комерціалізації.”

“Рідкі, гібридні гелій-рідини та тверді батареї довго співіснуватимуть”

Деякі експерти вважають, що масове виробництво твердої батареї стане реальністю, а гібридні гелій-рідини — лише перехідною формою. Виходячи з цього, деякі компанії вирішують пропустити стадію гібридних батарей і одразу зосередитися на розробці твердої.

Xu Hangyu зазначив, що переваги прямого переходу до твердої батареї полягають у фокусі на цілі та чіткій стратегії, що здається ефективним шляхом “одним махом”. З точки зору інновацій, це може уникнути зайвих витрат. Однак з точки зору промислового впровадження, багато компаній використовують поступовий підхід, що має свої переваги.

“Наприклад, Weilan з 2016 року обрала поступовий перехід від гібридних гелій-рідиних до повністю твердої батареї, що зумовлено обережністю щодо контролю витрат і зрілості ланцюга. Без бази, накопиченої на етапі гібридних батарей, сьогоднішній інтерес і довіра до твердої технології могли б бути значно нижчими. Адже ще 8-9 років тому дуже мало компаній у Китаї заявляли про цілі щодо масового виробництва твердої батареї,” — сказав Xu Hangyu.

Джерело зображення: офіційний мікроблог Weilan New Energy

Він додав, що з точки зору ланцюга постачання, тверда батарея може успадкувати багато технологічних досягнень і матеріалів, отриманих у гібридних батареях. “Що стосується електролітів, оксиди і полімери вже розвинуті у гібридних фазах, а кремнієві аноди та їхні клеї поступово набувають зрілості,” — сказав він.

“Щодо катодних матеріалів, нові високовмістні матеріали, такі як 9-ий ряд з надвисоким нікелем, що використовуються у безпілотниках, високоякісних електромобілях і гібридних батареях, вже масштабуються і оптимізуються за вартістю,” — додав Xu Hangyu. “Поступове накопичення у ланцюгу постачання створює необхідну основу для остаточного впровадження технології.”

Він також визнав, що перед повномасштабним впровадженням, характеристики та вартість твердої батареї ще мають невизначеності. У порівнянні з цим, гібридні батареї вже досить зрілі і демонструють переваги у певних сферах, створюючи ефективний розрив із традиційними рідкими батареями. “У довгостроковій перспективі, ймовірно, довго співіснуватимуть три технології: рідкі, гібридні та тверді батареї. Вони матимуть свої унікальні застосування і переваги,” — сказав Xu Hangyu.

“Довгострокове співіснування рідких, гібридних і твердої батареї”