Przyszłość baterii litowo-jonowych. Boom na rynku stanął pod znakiem zapytania

Zgodnie z prognozami BloombergNEF, w tym roku po raz pierwszy zapotrzebowanie na akumulatory spadnie, ponieważ z powodu pandemii koronawirusa spada sprzedaż pojazdów elektrycznych, a to uderza w przemysł samochodowy- największego odbiorcę ogniw. Przewiduje się, że dostawy akumulatorów do producentów samochodów spadną o 14 proc. w 2020 r., a skutki spowolnienia utrzymają się także w przyszłym roku.

Główni producenci, w tym dostawca Tesli Inc. LG Chem z Korei Południowej i General Motors, obniżyli roczne prognozy sprzedaży. Analitycy oczekują, że planowane przez branżę zwiększenie mocy produkcyjnych będzie znacznie wolniejsze.

Jednak w długoterminowej perspektywie, najwięksi producenci - od Doliny Krzemowej, po chińskiego Contemporary Amperex Technology Co. Ltd., największego producenta na świecie – widzą przyszłość akumulatorów litowo-jonowych bardzo optymistycznie. Branża samochodowa i przedsiębiorstwa użyteczności publicznej twierdzą, że akumulatory wciąż są na dobrej drodze, aby stać się bardziej wydajne, tańsze i wszechobecne, nie tylko w pojazdach osobowych, ale także w dodatkowych formach transportu, elektronice użytkowej i magazynowaniu energii na dużą skalę.

Od 2015 r. zapotrzebowanie na akumulatory litowo-jonowe wzrosło ponad dwukrotnie i utrzymuje się na dobrej drodze, aby osiągnąć około dziewięciokrotny wzrost od zeszłego roku do końca dekady.

Prognozuje się również, że sektor będzie nadal obniżał koszty. W ciągu ostatnich 10 lat ceny akumulatorów spadły o 87 proc., co spowodowało, że ceny samochodów elektrycznych zbliżyły się do cen paliwożernych aut spalinowych. Pandemia może nawet okazać się szansą, aby przyspieszyć przejście z silników spalinowych na alternatywne zasilane bateryjne. Niektóre rządy, w tym Niemiec i Francji, wykorzystują fundusze na restart gospodarki po pandemii, aby zwiększyć wsparcie dla pojazdów elektrycznych i instalacji na stacjach benzynowych jednostek ładujących. Francja zaoferuje około 8 miliardów euro dla swojego sektora motoryzacyjnego, a niemiecki pakiet stymulacyjny obejmuje około 5,6 miliarda euro.

Istnieją też inne źródła optymizmu. 16 czerwca Volkswagen AG ogłosił dodatkową inwestycję w wysokości 200 milionów dolarów w QuantumScape Corp., start-up technologii akumulatorów założony przez byłych pracowników naukowych Uniwersytetu Stanforda, po zaangażowaniu wcześniej 100 milionów dolarów w 2018 roku. W maju producent samochodów stał się największym udziałowcem chińskiego producenta akumulatorów Guoxuan High -Tech Co. Ltd.

Producenci ogniw robią również szybko postępy w trzech kluczowych obszarach: żywotności baterii, mocy i kosztów. CATL ogłosił niedawno, że wkrótce rozpocznie produkcję akumulatora, który może działać przez 2 miliony kilometrów (1,2 miliona mil) lub około 16 lat. Zdolność ta stawia te ogniwa daleko przed wszystkimi akumulatorami dostępnymi obecnie na rynku, które zazwyczaj są objęte gwarancją na około 150 000 mil, powiedział Zeng. Tesla i GM opracowują akumulatory, które mogą przetrwać milion mil. Jednak żadna z tych firm nie poinformowała jeszcze, kiedy będzie gotowa do produkcji długowiecznych baterii.

W raporcie z 8 czerwca Tesla podała, że obecnie w USA ​​pojazdy z silnikami spalinowymi złomowane są po przejechaniu około 200 000 mil, co oznacza, że ​​akumulator o dłuższej żywotności może znacznie wydłużyć czas eksploatacji pojazdu elektrycznego, co szczególnie może być przydatne w przypadku taksówek lub samochodów dostawczych. Co ważniejsze, bateria, której żywotność to milion mil, może być obiektem obrotu wtórnego, może zostać sprzedana przez konsumenta innemu użytkownikowi i zostać zamontowana w innym pojeździe, co zrekompensuje część początkowej ceny zakupu.

Tesla planuje przedstawić dalsze szczegóły na temat swoich innowacji w zakresie akumulatorów w nadchodzących tygodniach, podczas seminarium dla inwestorów poświęconego bateriom, które wstępnie zostało zaplanowane na kwiecień, ale zostało opóźnione z powodu pandemii Covid-19.

Jedną szalenie istotną zmianą, której inwestorzy oczekują, to obniżenie ceny akumulatorów używanych w różnych modelach Tesli, ponieważ akumulator w samochodzie elektrycznym nadal stanowi około 30 proc. całkowitego kosztu pojazdu. Według BNEF lepsza technologia i szybki wzrost zdolności produkcyjnych już spowodowały spadek cen akumulatorów litowo-jonowych, z ponad 1000 USD za kilowatogodzinę, do średnio 156 USD / kWh na koniec 2019 r.

James Frith, analityk BNEF uważa, że średnia cena baterii - wynosząca 100 USD / kWh - powinna zostać osiągnięta w 2024 r. Cena na tym poziomie może doprowadzić do zrównoważenia cen samochodów z napędem elektrycznym i spalinowym.

Dodatkowe oszczędności wprowadzone do 2030 r. mogą jeszcze bardziej obniżyć koszty, choć będą trudniejsze do osiągnięcia i będą zależały od dodatkowych postępów i nowych technologii, uważa Frith. Każdy akumulator ma trzy kluczowe elementy: dwie elektrody (katodę i anodę), z elektrolitem - zwykle płynnym - umożliwiającym ładowanie i rozładowywanie akumulatora.

Kalifornijska firma Sila Nanotechnology Inc., której jednym z inwestorów jest Daimler, twierdzi, że krzem pomoże wydłużyć jednorazowe ładowanie co najmniej o 20 proc.Ta technologia jest stosowana w urządzeniach konsumenckich, które mają trafić na rynek w przyszłym roku, powiedział Gene Berdichevsky dyrektor generalny Sila. Berdichevsky Dodał także, że technologia może również znaleźć zastosowanie w niektórych supersamochodach lub luksusowych pojazdach już w 2023 roku.

Bardziej znaczący postęp można osiągnąć przed końcem dekady dzięki komercjalizacji półprzewodnikowych akumulatorów litowo-jonowych do zwykłych samochodów. Taki rozwój pozwoliłby na mniejsze zestawy akumulatorów, zmniejszając ryzyko bezpieczeństwa i radykalnie poprawiając gęstość energii, co zwiększy zasięg samochodów na jednym ładowaniu.

Technologia półprzewodnikowa usuwa ciekły elektrolit, zastępując go materiałem takim jak ceramika, szkło lub polimer. Toyota Motor, lider badań nad ogniwami półprzewodnikowymi, jest na dobrej drodze do komercjalizacji tej technologii w pierwszej połowie tej dekady.

Z kolei Solid Power Inc. z siedzibą w Kolorado rozpoczęła wysyłkę swoich baterii półprzewodnikowych do potencjalnych klientów z branży motoryzacyjnej w celu przetestowania. Jednak startup prawdopodobnie stanie przed dużym wyzwaniami związanymi z zapewnieniem finansowania. „Skłamałbym, gdybym powiedział, że pozyskanie kapitału w najbliższym czasie nie będzie trudne”, powiedział Doug Campbell, dyrektor generalny Solid Power.

Według BNEF firmy zdolne do wytrzymania krótkoterminowych presji powinny skorzystać z fali popytu na ogniwa, która spowoduje, że około 31 proc światowej floty samochodów osobowych - około 500 milionów - będzie zasilanych bateriami.

Gwałtownie rośnie także liczba pojazdów dwukołowych, takich jak motocykle i hulajnogi, a także magazynów energii na dużą skalę. W zeszłym miesiącu nad jeziorem Moses w stanie Waszyngton odbył się dziewiczy lot lekkiego samolotu Cessna, przekształconego w całkowicie elektryczny samolot, co pokazuje dodatkowe potencjalne źródło popytu na ogniwa.