Ожидается резкое падение цен: твердотельные батареи поступают в опытное производство

Технология обещает высокую плотность энергии и безопасность по сравнению с батареями на жидких электролитах, и ее уже начали активно внедрять.

Объемы производства твердотельных аккумуляторов к 2027 году могут достичь уровня гигаватт-часов, а их стоимость сильно снизится. Такой прогноз обнародовал сайт PV Magazine, ссылаясь на данные аналитической компании TrendForce из Тайваня.

В последнее время усиливается тенденция к коммерциализации твердотельных аккумуляторов, обещающих безопасность и высокую плотность энергии. В этой технологии заинтересованы разные отрасли: от производства автомобилей до хранения энергии. Последние результаты TrendForce показывают, что крупные производители по всему миру, такие как Toyota, Nissan и Samsung SDI, уже начали пилотное производство полностью твердотельных аккумуляторов.

Предполагается, что к 2027 году объемы производства могут сильно увеличиться благодаря масштабированию предприятий. Уже сейчас они достигли масштаба установки на уровне ГВт*ч, с плотностью энергии ячеек в диапазоне 300–360 Вт*ч/кг.

Быстрое расширение предприятий приведет к снижению стоимости элементов, которые к 2035 году достигнут уровня 0,084–0,098 доллара. Полностью твердотельные батареи переходят от прототипных образцов ячеек к производству в промышленных масштабах и, как ожидается, также столкнутся с высокими издержками на начальном этапе производства, что может повысить первоначальные цены на продукцию. Эксперты прогнозируют, что к 2030 году, если масштаб применения полностью твердотельных батарей превысит 10 ГВт*ч, цены на ячейки, вероятно, упадут примерно до 0,14 доллара/Вт*ч.

Нужно понимать, что ажиотаж вокруг твердотельных батарей несколько поутих, поскольку их внедрение заняло больше времени, чем ожидалось. Куда быстрее получилось выпустить на коммерческий рынок полутвердые аккумуляторы, объединяющие в себе твердый и жидкий электролит.

Они уже достигли масштаба ГВт*ч, а плотность хранения ячеек держится в диапазоне 300–360 Вт*ч/кг. Начальная цена полутвердотельных ячеек сейчас превышает 0,14 доллара/Вт*ч из-за небольших масштабов производства и относительной незрелости производственных технологий, но должна снизиться до 0,056 доллара к 2035 году. Некоторые из них используются в электромобилях.

Сегодня существует три конкурирующих способа создания твердотельных аккумуляторов на основе различных типов электролита, и каждый из них имеет свой собственный набор технологических недостатков. Модели на основе полимеров относительно зрелые и уже были коммерциализированы в некоторых частях Европы. Например, французская компания Blue Solutions уже производит такие твердотельные аккумуляторы для электробусов Daimler. Однако этот класс аккумуляторов по-прежнему сталкивается с проблемами с точки зрения допустимой нагрузки по напряжению и ионной проводимости.

Оксидные твердые электролиты считаются наиболее химически стабильными, но их сложно производить. Контакт "твердое тело-твердое тело" между электролитом и активными материалами катода/анода приводит к более высокому внутреннему сопротивлению.

Твердотельные батареи на основе сульфида демонстрируют особенно высокий потенциал из-за своей ионной проводимости, которая наиболее близка к проводимости жидких электролитов и может даже превосходить ее. Этот класс твердотельных батарей исследуется крупными разработчиками, включая Toyota, Samsung SDI, LGES, SK On, CATL и BYD. Однако эта химия нестабильна на воздухе и очень чувствительна к влаге, что усложняет процесс производства и потенциально приводит к выделению газа H2S, который ядовит и легко загорается

"Хотя ключевые показатели производительности, такие как скорость заряда-разряда и срок службы, еще не достигли стандартов коммерциализации, а текущие затраты остаются неконкурентоспособными по сравнению с жидкими литий-ионными аккумуляторами, затраты на SSB значительно улучшатся по мере масштабирования производства благодаря сильной государственной политике и капиталовложениям", — говорят аналитики", — подчеркнули в TrendForce.