Як літій-іонні батареї захопили лідерство у виробництві електромобілів?
Дві технології літій-іонних батарей змагаються за лідерство в індустрії на сотні мільярдів доларів. Financial Times розповів про особливості методів і дізнався про основних гравців сфери виробництва батарей. Forbes обрав головне з матеріалу
У Forbes Ukraine є спільнота в LinkedIn. Там ми пишемо практичні кейси компаній, розповідаємо про інноваційну економіку та публікуємо поради з особистого розвитку і управління командою. Жодних новин. Приєднуйтесь за цим посиланням
Технологія літій-іонної батареї поки є незамінною для індустрії електромобілів і зберігання надлишку електроенергії, які наразі відіграють ключову роль у переході світу на безвуглецеву економіку.
Зростання попиту обіцяє чималі прибутки. Світовий виторг від літій-іонних батарей виросте до $700 млрд на рік до 2035-го, повідомляє Benchmark Mineral Intelligence. А до того часу $730 млрд буде вкладено у батарейні виробництва, видобування потрібних матеріалів і заводи для їхньої обробки, щоб задовольнити попит на літій, нікель і кобальт.
«Розвʼяжеться боротьба за те, хто зможе розробити найпередовіші технології у світі», – вважає головний технологічний директор найбільшої літієвої компанії світу Albemarle Ґлен Мерфелд.
Розквіт літій-іонних батарей
Технологію винайшли науковці у США у 1970-х, а комерціалізувала її японська Sony у 1991 році, коли використала її у своїх відеокамерах Handycam. Літій-іонні батареї потужніші та компактніші, ніж свинцево-кислотні чи нікель-кадмієві, які до того домінували на ринку перезарядних батарей.
Після того як літій-іонні батареї допомогли народитися індустрії портативних пристроїв, вони перемогли усіх інших конкурентів у сфері виробництва електромобілів. Це сталося тоді, коли витрати на виробництво літій-іонних батарей упали на 90% за 10 років. Згідно з даними лондонської консалтингової фірми з питань батарейної промисловості Rho Motion, уже цього року наявні літій-іонні батареї можуть дати понад 1 терават-годин енергії. Це приблизно для 17 млн електромобілів середнього розміру.
На зростання попиту на літій-іонні батареї впливає й відносно нова індустрія зберігання електрики, яка розширюватиметься через непостійність сонця та вітру як джерел енергії, а саме вони – в центрі «зеленого» енергетичного переходу планети. Але наразі найбільше інвестицій йде саме на виробництво батарей для електромобілів.
Усі батареї працюють за однаковим принципом: потік іонів (електрично заряджені атоми) проходить від аноду до катоду через хімічний матеріал під назвою електроліт і таким чином утворюється струм. Під час заряджання процес йде у зворотному напрямку.
Інновації у питанні матеріалів допомогли створити спектр батарей із різними характеристиками, залежно від бажань виробника та призначення батареї. Тобто різноманіття матеріалів дозволяє регулювати остаточні вартість, вагу, місткість, час зарядки, кількість зарядних циклів і безпеку батареї.
Будова літій-іонної батареї. Фото Адаптація Forbes Ukraine з FT
Види літій-іонних батарей. Фото Адаптація Forbes Ukraine з FT
«Літій-іонна платформа дала нам змогу відкрити нові матеріали, які можна використати для аноду, катоду та електроліту», – пояснив Венкат Срінівасан, директор наукового центру Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science, який належить до національної лабораторії США.
Аноди зазвичай роблять із графіту і від них залежить те, як швидко зарядиться батарея. Катоди, які виробляють із різних матеріалів, визначають вартість батареї й те, скільки енергії в ній може зберігатися.
На ринку електромобілів два хімічні склади катоду змагаються за лідерство: NMC, який включає літій, нікель, манган і кобальт у змінних пропорціях, і LFP, до якого входять літій, залізо й фосфати.
Дві технології виробництва батарей
Південнокорейські LG Energy Solution і Samsung SDI майстерно виробляють NMC-катоди. Їх використовують у більшості західних електромобілів завдяки тому, що такі акумулятори забезпечують довшу тривалість поїздки на одному заряді. Але саме на китайські компанії припадає 75% світового виробництва NMC-катодів, повідомляє Benchmark.
Китай фактично одноосібно контролює виробництво LFP-катодів – 99% світового ринку. Технологія набула популярності в країні завдяки тому, що забезпечує більшу густину енергії, вищий рівень безпеки батареї й нижчу ціну, порівняно з NMC-катодами. Згідно з оцінкою Rho Motion, частка LFP-катодів на китайському ринку всього за три роки виросла з 13% до 60%.
На ринку електромобілів два хімічні склади катоду змагаються за лідерство: NMC, який включає літій, нікель, манган і кобальт у змінних пропорціях, і LFP, до якого входять літій, залізо й фосфати. Фото Адаптація Forbes Ukraine з FT
Боротьба між виробниками батарей із різним хімічним складом матиме величезний вплив на світову пропозицію та попит на літій, нікель і манган. Від того, на чий бік схилятимуться шальки терезів, залежатиме процвітання країн, які постачають ці матеріали, – Індонезії, Демократичної Республіки Конго й Чилі.
А вибір споживачів, політиків і автовиробників відіграє важливу роль у тому, на скільки сильно Китай стисне у своєму залізному кулаці світовий ринок електромобілів, а отже і перехід на чисту енергію.
На ринку електромобілів два хімічні склади катоду змагаються за лідерство: NMC, який включає літій, нікель, манган і кобальт у змінних пропорціях, і LFP, до якого входять літій, залізо й фосфати. Фото Адаптація Forbes Ukraine з FT
За словами Дірка Уве Зауера, викладача і дослідника батарей та енергетичних систем, третина вартості пасажирського електромобіля – це батарея. Якщо не контролювати виробництво батарей, то у майбутньому можна отримати купу проблем у світі, в якому ти не знаєш, хто буде твоїм другом завтра і чи доставить він те, що вам потрібно, попереджає Зауер.
Західні стартапи працюють над власною технологією LFP-катодів, а корейські виробники батарей намагаються наздогнати китайських. LG Energy Solution, найбільший виробник електромобільних батарей після китайської CATL, у березні оголосив, що $2,3 млрд з $5,5 млрд інвестицій у виробництво в Аризоні підуть на LFP-батареї для систем зберігання енергії.
Технологію літій-іонних батарей винайшли науковці у США у 1970-х, а комерціалізувала її японська Sony у 1991 році, коли використала її у своїх відеокамерах Handycam. Фото Getty Images
Майкл Фінеллі, президент зі зростання в компанії Solvay, яка постачає компоненти для батарей, каже, що батарейній індустрії треба вирости у 10 разів впродовж наступних кількох років. Батарея – це ключовий компонент переходу на «зелену» енергію. Батареї тепер відносять до критичних товарів для національної безпеки, тому у питанні їхнього виробництва на інших краще не покладатися, пояснює Фінеллі.
Експерти додають, що міжнародні автовиробники просять корейські компанії виробляти батареї з LFP-катодами, але Корея не може перемогти Китай у війні цін на цей товар. Усе завдяки величезній підтримці сектору китайським урядом.
Дешевизна та масштаби виробництва LFP-катодів залишають Захід і західні компанії на роздоріжжі. Ford, приміром, уже потрапив у вихор скандалу за те, що уклав із китайською CATL ліцензійну угоду на виробництво LFP-батарей у США.
