Bateria de energia para atualizar a indústria de veículos elétricos?

O Nikkei Shimbun do Japão informou em 9 de dezembro que a Toyota está desenvolvendo uma bateria de estado sólido, que pode percorrer 500 quilômetros depois de carregada e leva 10 minutos para carregar totalmente, pelo menos dois terços menos que os veículos elétricos tradicionais. Espera-se que a Toyota se torne o primeiro fabricante mundial de veículos com bateria de estado sólido em produção em massa e lançará protótipos de veículos no próximo ano.

Além das novidades da Toyota, a QuantumScape, empresa investida conjuntamente pela Volkswagen e Bill Gates, também lançou uma nova tecnologia de bateria de estado sólido, que pode carregar 80% em 15 minutos, aumentar a densidade de energia em 50% e suportar uma gama mais ampla de temperaturas, tão baixas quanto -30 ℃. A Volkswagen disse que seu objetivo é ter uma nova linha de produção de baterias até 2025.

Então, qual é a diferença entre bateria de estado sólido e bateria tradicional?

Bateria de lítio tradicional: é composta por eletrodo positivo, diafragma e eletrodo negativo e depois preenchida com eletrólito.

Bateria de estado sólido: A bateria de lítio usa eletrólito sólido e o material eletrolítico determina em grande parte o desempenho da bateria de lítio de estado sólido.

A principal diferença entre os dois é que o eletrólito na bateria de estado sólido é sólido, o que significa que o meio para a migração do íon de lítio entre os eletrodos positivo e negativo muda de líquido para sólido. Com a atualização contínua dos materiais catódicos, o eletrólito sólido pode melhorar a coordenação, o que contribui para melhorar a densidade de energia do sistema de bateria.

Vantagens da bateria de estado sólido.

Devido ao uso de eletrólito sólido, em comparação com as baterias de lítio tradicionais, as baterias sólidas têm as características de não combustão, resistência a altas temperaturas, não corrosão, não volatilização, baixo risco de incêndio e alta densidade de energia.

Industrialização de bateria de estado sólido.

A bateria de estado sólido é considerada a última solução para a ansiedade quanto à densidade e resistência da energia da bateria. A bateria de estado sólido apresenta muitas vantagens, mas não tem sido amplamente utilizada devido ao seu alto custo e baixa capacidade de produção.

A comercialização de baterias de estado sólido pode não ser tão rápida quanto se pensa. Em 2019, o Ningde Times disse que estava comprometido com o desenvolvimento de todas as baterias de estado sólido e havia produzido amostras, mas levaria 10 anos para que fossem totalmente comercializadas, o que significa que estão longe da produção em grande escala.

O cronograma de aplicação da bateria de estado sólido é previsto.

-2021 será o período de incubação do mercado de baterias de estado sólido. Serão realizados planejamento de produtos relevantes, pesquisa e desenvolvimento, e o mercado ainda será dominado por baterias ternárias.

-De 2021 a 2025, as baterias de estado sólido entrarão na fase inicial de aplicação, com a densidade de energia da bateria atingindo 300-500Wh/kg, e um pequeno número de veículos elétricos de última geração serão equipados com baterias de estado sólido.

-De 2025 a 2030 ou até mais, o mercado estará verdadeiramente maduro, a densidade energética das baterias de estado sólido excederá 500Wh/kg e a produção em grande escala será verdadeiramente popular.

Em geral, todas as baterias de estado sólido, especialmente aquelas para aplicações de alta corrente, como automóveis, estão longe da escala de industrialização e necessitam de maior modernização e controlo de custos.

Por que algumas pessoas dizem que a produção em massa é iminente, enquanto outras dizem que levará 10 anos?

Como você pode imaginar, as “baterias de estado sólido” atualmente anunciadas para produção em massa não são todas baterias de estado sólido, mas sim baterias de estado semi-sólido.

As baterias semissólidas geralmente possuem um eletrólito sólido em um eletrodo e um eletrólito líquido no outro. Muitas pessoas que fazem experiências com baterias semissólidas são para uso comercial rápido. Por exemplo, a Toyota tem como objetivo desenvolver todas as baterias sólidas para bondes, mas diz que começará gradualmente com baterias “semissólidas”.

Quando Ning De disse que levaria 10 anos para a produção em larga escala, ele se referia a todas as baterias de estado sólido, e esse era o objetivo.

As baterias de estado sólido da Toyota e da QuantumScape representarão uma ameaça para as startups?

Da perspectiva do desenvolvimento de baterias de estado sólido.

A inovação tecnológica das baterias nos países europeus e americanos é liderada principalmente por startups. Dado que as pequenas empresas são responsáveis ​​pela inovação nos países europeus e americanos, e as grandes empresas resolvem problemas de inovação através de fusões e aquisições, não há necessidade de explorar extensivamente.

O Japão é dominado por empresas tradicionais de automóveis e máquinas, porque as empresas tradicionais japonesas são muito voltadas para o futuro e querem experimentar qualquer nova tecnologia.

A China entrou no campo das baterias de estado sólido relativamente tarde. No entanto, acreditamos que as baterias de estado sólido não são tão impressionantes quanto a mídia descreveu. Mesmo que haja uma lacuna de 1 a 2 anos em pesquisa e desenvolvimento, não é suficiente para derrubar a posição da principal empresa de baterias de energia.

Primeiro, à medida que as baterias de lítio se tornarem populares, elas irão melhorar rapidamente. A versão líquida atual, ou, continuará a melhorar, especialmente se você obtiver uma melhoria de 30% a cada ano, 5 anos, 10 anos, a eficiência aprimorada da bateria será semelhante à da bateria de estado sólido.

Em segundo lugar, a tecnologia inovadora de baterias de estado sólido pode ser facilmente integrada nas empresas. A bateria de estado sólido também é a rota da bateria de lítio. Na rota da bateria de lítio, essas tecnologias aprimoradas podem ser facilmente reunidas por empresas líderes. Para o avanço da nova tecnologia de baterias, o limite e o risco de construir uma fábrica são muito elevados, por isso muitas pessoas venderão a tecnologia a empresas líderes, que podem expandir rapidamente a escala. A relativa lacuna tecnológica da bateria de estado sólido é pequena, e a vantagem de lotes grandes é obviamente mais importante na comercialização de bateria de estado sólido.