Грузовые перевозки

Поскольку автопроизводители стремятся найти альтернативные варианты аккумуляторов для электромобилей, эксперты говорят, что в следующем году стоит обратить внимание на твердотельные и натрий-ионные аккумуляторы LFP.

Может ли 2024 год стать годом аккумуляторов LFP?

Ford инвестирует 3,5 миллиарда долларов в завод по производству аккумуляторов LFP в Маршалле, штат Мичиган. Компания является одной из многих, инвестирующих в производственные мощности для новых форм батарей, таких как литий-железо-фосфатные, твердотельные и натрий-ионные батареи. С разрешения Ford

Инвестиции в производство аккумуляторов в США стремительно растут. 

От Аризоны до Огайо и Южной Каролины некоторые крупнейшие игроки отрасли инвестируют в заводы по производству аккумуляторов стоимостью в несколько миллиардов долларов для производства передовых аккумуляторов. аккумуляторы для электромобилей.

Поскольку производители и автопроизводители надеются начать широкое внедрение электромобилей в ближайшие месяцы, многие стремятся совершить новые прорывы в технологии аккумуляторов, чтобы снизить их цену и увеличить запас хода.

Один из ключевых способов, с помощью которых компании надеются добиться этих изменений в этом секторе, — это изучение новых аккумуляторных технологий, предлагающих альтернативу типичной смеси никель-марганец-кобальт.

Автопроизводители, производители аккумуляторов и множество стартапов изучают, как улучшить и увеличить производство таких форм аккумуляторов, как литий-железо-фосфатные, твердотельные и натрий-ионные. Некоторые из них, такие как LFP, начали выходить на коммерческий рынок с крупными производственными планами, тогда как другие все еще находятся на стадии разработки.

Предстоящие месяцы могут стать для многих из этих компаний критическим временем для достижения новых технологических прорывов в производстве аккумуляторов. Узнайте о некоторых главных тенденциях в этой сфере в 2024 году. 

Популярность аккумуляторов LFP

Промышленность электромобилей в значительной степени разделена на два типа литий-ионных аккумуляторов: никель-марганцево-кобальтовые аккумуляторы и литий-железо-фосфатные аккумуляторы. Два типа химических составов аккумуляторов предлагают электромобилям разные преимущества: аккумуляторы LFP известны своей более низкой ценой, безопасностью и долговечностью, в то время как NMC предлагают более высокую плотность энергии, что делает их более компактными и мощными, способными проезжать большие расстояния без необходимости подзарядки.

До сих пор в индустрии электромобилей США в основном доминировали NMC, учитывая их большую энергетическую мощность и запас хода. Аккумуляторы Ultium от General Motors питаются от NMC, как и многие электромобили Hyundai и Ford, представленные в настоящее время на рынке.

Однако предпочтения меняются, поскольку компании стремятся снизить цены на электромобили, ускорить внедрение и уменьшить зависимость от Китая в поставках таких важных полезных ископаемых, как кобальт и никель.

В феврале прошлого года Ford объявил о планах построить свой первый завод по производству аккумуляторов LFP в Маршалле, штат Мичиган. А в сентябре Cummins, Daimler и Paccar обнародовали планы строительства совместного завода по производству аккумуляторов LFP стоимостью 3 миллиарда долларов.

Хотя в последние годы батареи LFP часто упускались из виду из-за их технических ограничений, по мере того, как на рынке появляются новые формы цилиндрических элементов и пакетных элементов, химическое сочетание становится все более заманчивым, — сказал Дон Райт, вице-президент по разработкам. в Unico, поставщике услуг по тестированию электромобилей.

«Я думаю, что самая большая тенденция, которую мы будем наблюдать, — это переход от батарей NMC к батареям LFP», — сказал Райт. «Что [автопроизводители] обнаруживают, так это то, что широкая публика действительно хочет иметь более дешевый, разумный электромобиль и быть безопасным, и для этого вам не нужна такая сверхвысокая производительность. правильные конфигурации и обеспечивают достаточную мощность батареи.»

Твердотельные батареи набирают обороты, но производство требует усовершенствований

Твердотельные аккумуляторы становятся возможным вариантом будущего для электромобилей. В отличие от литий-ионных батарей, в которых в составе катода, анода, сепаратора и электролита используются растворы жидких электролитов, в твердотельных батареях используются твердые электролиты.

Альтернативная форма батареи обещает более высокую плотность энергии, чем ее литий-ионные аналоги, но при этом она меньше и легче. Кроме того, их можно было бы безопаснее производить и использовать, поскольку вероятность возгорания будет меньше, а это недостаток литиевых батарей, с которым приходится бороться таким автопроизводителям, как Ford.

Твердотельные аккумуляторы для электромобилей все еще находятся в разработке и еще не вышли на коммерческий рынок. Однако в этом году могут произойти новые прорывы в науке, лежащей в основе аккумуляторов, говорит Варника Агарвал, аналитик-исследователь Rho Motion.

Батареи не будут готовы к коммерческому использованию в 2024 году, но Агарвал сказала, что, по ее мнению, это может произойти к концу десятилетия.

«Скорее всего, в 2030 году мы начнем видеть больше твердотельных батарей в батареях», — сказала она. «Я бы сказал, что за этим по-прежнему интересно следить, но до коммерциализации еще далеко».

Одним из достижений в производстве твердотельных батарей, которое могло бы ускорить их развитие, является улучшение сухих помещений на производственных предприятиях. Сухие помещения представляют собой тщательно контролируемые помещения с низкой точкой росы, которые обеспечивают безопасное и стабильное производство таких продуктов, как электромобили.

Большие достижения в технологии производства аккумуляторов требуют все более низких уровней влажности, что в конечном итоге требует удаления людей и влажности, которую они производят, сказал Джей Сэйр, директор по инновациям в Институте исследования материалов Университета штата Огайо. По его словам, по мере того, как все больше процессов, лежащих в основе этой технологии, станут автоматизированными, усовершенствования сухих помещений станут возможными в более крупных масштабах.

«Мы должны иметь больше автоматизации, больше робототехники, сборку клеток без участия человека», — сказал Сэйр.

Натрий-ионные батареи предлагают безлитиевую альтернативу

Третьей формой аккумуляторов, которая в этом году набирает обороты в отрасли, являются натрий-ионные. Батарея, заменяющая литий натрием, могла бы стать недорогой альтернативой с возможностью быстрой зарядки, но ей еще предстоит достичь более высокой плотности энергии.

По некоторым оценкам, в 2022 году натрий-ионные батареи достигли такого же уровня плотности энергии, как и литий-ионные батареи бюджетного класса десять лет назад.

Автопроизводители принимают во внимание возможности ионов натрия. Ранее в этом месяце Stellantis объявила, что инвестирует во французский стартап по производству натрий-ионных аккумуляторов Tiamat.

Хотя технология все еще находится в стадии разработки, Агарвал сказала, что в этом году она внимательно следит за этим пространством. Она отметила, что в декабре поддерживаемая китайским государством компания JAC Group представила на коммерческую продажу свой первый электромобиль с натрий-ионным аккумулятором, что стало крупным прорывом в этой отрасли. Аккумуляторы автомобиля производятся государственным производителем аккумуляторов HiNa Battery.

«Интересно наблюдать за всеми этими разработками в области ионов натрия», — сказал Агарвал. «Очень заманчиво видеть, как эти продукты доходят до фазы коммерциализации.

    < li class="reading-list__item"> 3 тенденции электромобилей, которые будут формировать автомобильную промышленность в 2024 году Майкл Брэйди, Эрик Уолц — 9 января 2024 г.
  • Stellantis инвестирует в Запуск натрий-ионных аккумуляторов Tiamat Автор: Майкл Брэйди, 16 января 2024 г.