В октябре 2025 года ведущие национальные производители новых источников энергии официально представили на технологической конференции разработку нового поколения твердотельных-аккумуляторов. Аккумуляторная система работает по принципу сульфидного электролита и имеет плотность энергии 420 Втч/кг. Среднеразмерный седан-с батарейным питанием имеет общий запас хода более 1200 км. Массовое производство и установка флагманской модели производителя запланированы на четвертый квартал 2025 года. Эта новость вызвала шок в отрасли, и этот прорыв рассматривается как ключевой признак "эры полупроводниковых-элементов", в то время как плотность энергии жидких литий-ионных аккумуляторов приближается к пределу в 350 Втч/кг.
I. ОСНОВА ТЕХНОЛОГИИ: логика прорыва в дальности действия 1200 км.
Основные преимущества нового поколения твердотельных-батарей основаны на инновациях в трех ключевых технологиях, показатели эффективности которых значительно превосходят показатели обычных жидкостных батарей:
(1) Двойные прорывы в сульфидных электролитах.
В аккумуляторе используются сульфидные твердые электролиты, разработанные ею для решения противоречия между ионной проводимостью и стабильностью традиционного электролита. По словам технического директора производителя, электролит имеет ионную проводимость при комнатной-температуре 1,2 × 10 − 2 См/см, что более чем в три раза превышает показатель традиционных жидких электролитов. В то же время технология модификации нано-композитов снижает импеданс интерфейса на 60 %. Этот прорыв позволяет аккумулятору поддерживать выходную мощность на уровне 85% емкости даже при температуре до минус 20 градусов по Цельсию, решая проблему снижения запаса хода зимой для пользователей в северном Китае.
(2) Композитные катодные материалы увеличивают плотность энергии.
Положительный электрод батареи состоял из композитной системы «материалов на основе лития-богатых марганцем-», а градиентная структура была построена с помощью технологии атомно-слоевого осаждения, что увеличило соотношение до 280 мАч/г. Система была объединена с кремний-углеродным композитным анодом (емкостью 1800 мАч/г) и технологией литий-металлического покрытия для достижения плотности энергии 420 Втч/кг. Это значительно превышает 350 Втч/кг твердотельных-батарей, которые в настоящее время массово-производит Zhong Ji, и больше, чем ранее заявляла Dongfeng Motor.
(3) Проектирование безопасности, реконструкция и система защиты.
Благодаря негорючести-твердого электролита аккумулятор полностью исключает жидкие электролиты, практически исключая риск потери тепла. Испытания на проникновение гвоздей, проведенные на месте конференции, показали, что камеры не производят открытого огня или дыма после того, как их проткнули стальным гвоздем, а максимальная температура поверхности составляет всего 52 градуса. Кроме того, аккумуляторный блок имеет сотовую буферную структуру, которая в три раза прочнее национального стандарта и остается неповрежденной даже после прохождения испытания на падение с высоты 10 метров.
ii. Прогресс в массовом производстве: технико-экономический анализ до 2025 года
Что касается графика массового производства на 2025 год, производители раскрыли комплексный план, включающий проверку технологий и наращивание потенциала-, а также базовые системы поддержки отраслевых цепочек:
(1) Макеты данных пилотной производственной линии обеспечивают основу для массового производства.
В настоящее время аккумулятор прошел более 5000 циклических испытаний на собственной-пилотной производственной линии мощностью 2 ГВтч, обеспечив срок службы более 3000 циклов (что эквивалентно пробегу более 600 000 км) и коэффициент затухания менее 20 %. Тесты производительности быстрой зарядки показывают, что при температуре 4C вы можете зарядить до 80% за 12 минут, при этом эффективность восполнения энергии близка к эффективности бензинового автомобиля. Эти показатели соответствуют требованиям массового производства автомобильных аккумуляторов.
(2) Устранение узких мест на ранних этапах построения цепочки поставок.
Чтобы решить задачу массового производства твердотельных-батарей, производители сотрудничают с такими предприятиями, как BTR и Enjie, чтобы создать эксклюзивную цепочку поставок. Среди них 3D-пористые литий-углеродные композиты, поставляемые BTR, для решения проблемы роста дендритов лития, а новая линия по производству сульфидных электролитов, дочерняя компания Enjie, может производить 1000 тонн в год, гарантируя поставку основных материалов. Стоимость одной батареи в настоящее время контролируется на уровне 1,8 мВтч, сообщил производитель. Хотя это выше, чем 0,5-0,55 юаней для жидких батарей, это на 40% меньше, чем в 2024 году.
(3) Строительство производственной линии выходит на заключительный этап.
Начато строительство вспомогательной базы по производству твердотельных-батарейных батарей мощностью 8 ГВтч в промышленном парке интеллектуального производства в дельте реки Чанцзян с использованием полностью автоматизированного интегрированного намоточного и упаковочного оборудования. Ожидается, что ввод оборудования в эксплуатацию будет завершен во втором квартале 2025 года. Компания планирует иметь первоначальную производственную мощность в 10 000 единиц в месяц, отдавая приоритет флагманским моделям, а к 2026 году увеличить производство до 30 ГВтч, чтобы охватить производственные линии среднего и высокого класса.
III. Ударные волны отрасли: волновые эффекты технологических прорывов
Техническое объявление не только меняет конкурентную среду для производителей NEV, но и имеет далеко идущие-последствия для всей новой цепочки энергетической отрасли:
(1) Автопроизводители сталкиваются с растущей конкуренцией в области твердотельных-аккумуляторов.
Компания Changan Automobile ранее объявила о планах массового производства и установки твердотельных-батарей емкостью 400 Втч/кг (с запасом хода 1500 км) в 2026 году, тогда как Geely намерена начать массовое производство аналогичного продукта в 2026 году. На международном рынке Toyota и Samsung SDI также установили даты производства на 2027 год. Отраслевые аналитики говорят, что период 2025 -2027 года станет критическим периодом для массового производства. производство твердотельных-батарей и бортовых приложений, а также выбор технологических маршрутов будут определять конкурентоспособность автопроизводителей в течение следующего десятилетия.
(2) Зарядная инфраструктура сталкивается с проблемами восстановления.
Запас хода в 1200 км означает, что пользователям необходимо заряжать аккумулятор только один или два раза в месяц, а не 2-3 раза в неделю в настоящее время. Согласно исследованию China EV100, если к 2030 году уровень проникновения в твердом-государстве достигнет 30 %, национальный спрос на сверхбыстрые зарядные станции упадёт на 25–25 %. В ответ Национальная энергосистема запустила реконструкцию электростанции «интегрированного фотоэлектрического хранения и переключения» и построила пилотную установку сверхбыстрой зарядки для твердотельных батарей в районе дельты реки Янцзы.
(3) Спор по поводу Технического маршрута продолжается.
Несмотря на четкие сроки массового производства, в отрасли по-прежнему существуют разногласия по поводу зрелости технологии. Цзэн Юйцюнь, глава Китайской ассоциации автомобильной промышленности, ранее заявлял, что большинство нынешних «твердотельных-батарей» на самом деле являются полутвердотельными продуктами и что для массового-производства всех-твердотельных-батарей требуется от восьми до 10 лет. Анализ разборки показал, что опубликованная производителем батарея по-прежнему содержит 5 % жидкого электролита в категории «квази-твердое-состояние», но это привело к прорыву в основных характеристиках электролита.
IV. ВВЕДЕНИЕ Вызовы будущего: три препятствия на пути внедрения массового производства
Несмотря на этот оптимизм, крупномасштабное-применение твердотельных-батарей по-прежнему сталкивается с множеством реальных-мировых проблем:
(1) Контроль затрат остается основной трудностью
При текущей цене 1,8 кВтч аккумуляторная батарея емкостью 80 кВтч стоит около 144 000 долларов США, или более 40% стоимости основных моделей. Производители заявляют, что благодаря локализованному производству материалов (в настоящее время 70% сульфидных электролитов импортируется) и увеличению производственных мощностей ожидается, что к 2027 году затраты снизятся до 1 доллара за ватт-час, что близко к стоимости жидких батарей.
(2) Стандартные системы срочно нуждаются в улучшении
В настоящее время не существует единого стандарта для твердотельных-батарей с точки зрения методов циклических испытаний на срок службы или критериев оценки безопасности. Китайская ассоциация автопроизводителей объединилась с 12 автопроизводителями и 20 предприятиями по производству аккумуляторов, чтобы создать рабочую группу по стандартам. В 2025 году компания планирует выпустить Техническую спецификацию для твердотельных аккумуляторов в транспортных средствах, в которой будут определены такие ключевые показатели, как плотность энергии и показатели безопасности.
(3) Системы переработки должны заполнить пробелы.
Литий-металлические аноды и сульфидные электролиты твердотельных-батарей не подходят для традиционных процессов переработки аккумуляторов, а зрелых технологий переработки не хватает. Компания в партнерстве с GEM разработала процесс переработки «целевого извлечения лития», стремясь восстановить более 95% ресурсов лития и никеля, при этом первая демонстрационная линия, как ожидается, будет завершена в 2026 году.
Вердикт: твердотельные батареи открывают новую главу в энергетической революции
От лабораторий до автомобилей массового-производства: прорыв в области твердотельных-батарей, запас хода которых составляет 1200 километров, знаменует официальное начало "эры после-жидких батарей для индустрии NEV. Как отмечает Чжан Юнвэй, вице-президент China EV100, твердотельные-батареи будут устанавливаться в небольшие автомобили в ближайшие 2-3 года, изменяя отрасль. Несмотря на то, что такие проблемы, как затраты и стандарты, сохраняются, волна технологических итераций необратима. Запуск серийного-моделей в 2025 году, вероятно, станет важным поворотным моментом для транспортных средств на новых источниках энергии как комплексной альтернативы экономичным автомобилям.
