Piianodit johtavat solid-state-akkuja kilpailemaan sähköajoneuvojen tehosta

Piianodit näyttävät johtavan kilpailuun seuraavan sukupolven akkuteknologian kaupallistamiseksi sähköajoneuvoihin.

Vaikka piipohjaisten anodien ympärillä, jotka lupaavat sähköajoneuvojen suurempaa tehoa ja nopeampia latausominaisuuksia, on viime kuukausina kuumennettu, mutta solid-state-akkujen ympärillä oleva hype näyttää lakkaaneen.

Kun sähköajoneuvojen myynti jatkaa kasvuaan, akkujen maailmanlaajuinen kysyntä kasvaa edelleen, mikä saa autojättiläiset tekemään yhteistyötä suurten akkuvalmistajien kanssa siirtyäkseen kohti täydellistä sähköistämistä.

Vaikka jotkut OEM-valmistajat (alkuperäisten laitteiden valmistajat) ovat allekirjoittaneet sopimuksia solid-state-akkujen kehittäjien kanssa, autonvalmistajat, kuten Mercedes, Porsche ja General Motors Kaikki lyövät vetoa silikonianodeista mullistaakseen sähköajoneuvojen takana olevan tieteen.

Konsulttiyhtiö IDTechExin tuore raportti kutsui edistyneiden piianodimateriaalien lupausta “valtavaksi” akun suorituskyvyn avainalueiden parantamiseksi, ja huomautti, että autonvalmistajien ja akkuteollisuuden tärkeimpien toimijoiden potentiaalia ei menetetä.

Se kuitenkin varoittaa, että laajalle levinneelle käyttöönotolle on puututtava haasteisiin, kuten syklin kestoon, säilyvyyteen ja, mikä ehkä tärkeintä, kustannuksiin.

Venkat Srinivasan, Yhdysvaltain hallituksen Argonne National Laboratoryn Chicagossa sijaitsevan Collaborating Center for Energy Storage Science -laboratorion johtaja, sanoi, että piianodeilla näyttää olevan etuja solid-state-akkuihin verrattuna.

“Jos hevoskilpailut olisivat, pii näyttää johtavan ainakin tällä hetkellä, mutta emme ole vielä kaupallistaneet sitä”, Srinivasan kertoi CNBC:lle videokonferenssin kautta.

Srinivasan sanoi, että viisi vuotta sitten piianodiakkujen kalenteri-ikä oli noin yksi vuosi, mutta viimeaikaiset tiedot näyttävät osoittavan merkittävää parannusta näiden materiaalien kestävyydessä, ja jotkut testit antavat nyt elinajanodoteeksi kolmesta neljään vuotta.

Toisin kuin akun käyttöikää, joka mittaa, kuinka monta kertaa akku voidaan ladata ja purkaa, kalenterin käyttöikä mittaa kulumista ajan myötä. Tyypillisesti akun kalenterikäyttöikä on ajanjakso, jonka aikana akku voi toimia yli 80 %:lla alkuperäisestä kapasiteetistaan ​​riippumatta sen käytöstä.

Srinivasan sanoi, että solid-state-akkuja on pitkään pidetty kestävän ajamisen “pyhänä maljana”, mutta niillä on vielä pitkä matka tehtävänä, ennen kuin ne voivat vastata piianodien viimeaikaisia ​​edistysaskeleita.

“Sen siirtymän on vielä tapahduttava kiinteässä tilassa metalliakkujen kanssa, minkä vuoksi uskon, että tulette kuulemaan ihmisiltä, ​​hei, näyttää siltä, ​​​​että tätä lupausta ei ole vielä täytetty”, Srinivasan sanoi.

“Se ei tarkoita, että emme pääse perille. Se voi tapahtua muutaman vuoden sisällä. Se tarkoittaa vain sitä, että pii tänään tuntuu olevan eri osa teknologian valmiustasoa.”

Analyytikot sanovat, että teoriassa piianodien energiatiheys on 10 kertaa suurempi kuin grafiitin, jota tällä hetkellä käytetään yleisesti akkuanodeissa. Nämä samat materiaalit kuitenkin usein hajoavat nopeasti, kun käytetään suuria määriä piitä.

Rory McNulty, Benchmark Mineral Intelligencen vanhempi tutkimusanalyytikko, kertoi CNBC:lle sähköpostitse: “Piianodit ja solid-state-akut ovat kaksi nousevaa teknologiatrendiä sähköajoneuvojen akkumarkkinoilla, joiden tavoitteena on työntää korkean suorituskyvyn akkujen rajoja.”

Usein McNulty sanoi, että akun parempi suorituskyky heikkenee pitkäikäisyyden tai turvallisuuden kustannuksella. Esimerkiksi piianodien tiedetään laajenevan merkittävästi latauksen aikana, mikä lyhentää akun käyttöikää.

Sitä vastoin McNulty sanoi, että solid-state-akkujen sanotaan parantavan merkittävästi elektrolyyttien stabiilisuutta korkean suorituskyvyn elektrodimateriaaleihin vastaamaan korkean energiatiheyden materiaalien, kuten piin ja litiumin, käytön haasteisiin.

Kuten nimestä voi päätellä, solid-state-akut sisältävät kiinteää elektrolyyttiä, joka on valmistettu materiaaleista, kuten keramiikasta. Tämä tekee niistä erilaisia ​​kuin perinteisistä litiumioniakuista, jotka sisältävät nestemäisiä elektrolyyttejä.

Japanilaiset Toyota ja Nissan ovat molemmat ilmoittaneet aikovansa ottaa puolijohdeakut massatuotantoon lähivuosina, kun taas kiinalainen SAIC Motor ilmoitti syyskuun alussa, että sen MG-brändi varustaa autoja solid-state-akuilla seuraavien 12 vuoden aikana. . .

Silti analyytikot ovat edelleen skeptisiä sen suhteen, milloin solid-state-akut todella tulevat markkinoille.

Konsulttiyritys Fastmarketsin akkuraaka-aineanalyytikko Georgi Georgiev kertoi CNBC:lle sähköpostitse: “Piipohjaisista anodeista odotetaan tulevan seuraavan sukupolven teknologiaa anodialalla ja ne tarjoavat ratkaisuja nopeampaan lataamiseen.”

Georgiev sanoi, että useat alan toimijat ovat tutkineet piianodien mahdollisuuksia, aina Kiinan ja Etelä-Korean vakiintuneista anoditoimittajista uusiin toimijoihin, kuten Taiwan Huineng ja yhdysvaltalaiset valmistajat Group14 ja Sila Nanotechnologies.

“Erityisesti lännessä piianodit ovat edistyneet [are] Koska kiinalaiset anodivalmistajat pitävät strategisena mahdollisuutena saada kiinni Kiinaan, joka hallitsee grafiittianodien toimitusketjua, Kiinan anodien tuottajien osuus on 98 % maailmanlaajuisista akkuanodimarkkinoista”, Georgiev sanoi.

“100-prosenttisilla piianodeilla on kuitenkin merkittäviä teknisiä haasteita, kuten piin laajeneminen, joka vaikuttaa akun käyttöikään, ja tällä hetkellä piianodien valmistamiseksi on useita reittejä”, hän lisäsi.

Taiwanilainen akkuvalmistaja Huineng toi markkinoille maailman ensimmäisen täyspii-anodiakun Pariisin autonäyttelyssä viime kuussa ja sanoi, että sen uusi pikalatausakkujärjestelmä ei ainoastaan ​​ylitä perinteiset litiumioniakut suorituskyvyltään ja lataustehokkuudeltaan, vaan myös käsittelee “kriittisiä teollisuuden haasteita”. “.

Testitietoihin viitaten Huineng sanoi, että sen 100 % piianodiakku voidaan ladata 5 %:sta 60 %:iin vain 5 minuutissa ja 80 %:iin 8,5 minuutissa. Se kuvaili edistystä “vertaansa vailla olevaksi saavutukseksi erittäin kilpailluilla sähköajoneuvojen markkinoilla”, mikä auttaa lyhentämään latausaikoja ja laajentamaan sähköajoneuvojen valikoimaa.

Fastmarketsin Georgiev sanoi, että suuri ongelma piianodien kaupallistamisessa on tuotantokustannukset ja se, pystyvätkö suuret piianodien valmistajat “tuottamaan materiaalia mittakaavassa tasalaatuisina ja kilpailukykyisin hinnoin” [a] OEM-valmistajien tärkeimmät vaatimukset.

“Tässä vaiheessa piianodeja käytetään enemmän grafiittipohjaisten anodien lisäaineena. Odotamme lähivuosina piin osuuden anodissa kasvavan, mutta grafiittiin yhdistettynä 100 % piianodit vievät kauemmin. Kestää aikaa päästä massamarkkinoille”, hän lisäsi.