(Versi bahasa Mandarin dan Inggris dari "MIT Technology Review" APP sekarang online, dan pelanggan tahunan menyiarkan langsung teknologi kuliah bahasa Inggris setiap minggu, dan ada juga komunitas belajar bahasa Inggris teknologi ~)
Ketika sampai pada topik yang paling menarik perhatian dalam beberapa tahun terakhir, kendaraan listrik pasti salah satunya. Permintaan terhadap kendaraan listrik terus mengalami momentum pertumbuhan yang baik, selain fakta bahwa produsen besar telah berkumpul, alasan utamanya adalah karena negara-negara tersebut sangat mendukung tren perlindungan lingkungan dan menawarkan kebijakan subsidi. Kendaraan listrik telah menjadi perkembangan penting, dan beberapa negara besar telah menetapkan batas waktu untuk mengakhiri kendaraan bahan bakar.
Untuk memenuhi Perjanjian Paris, Prancis mengumumkan larangan penjualan kendaraan berbahan bakar bensin dan diesel pada tahun 2040 pada Juli 2017. Pemerintah Inggris mengikuti dan menekankan bahwa untuk mengurangi emisi nitrogen dioksida yang berbahaya, Prancis juga berharap untuk mencapai larangan penjualan kendaraan berbahan bakar bensin dan diesel pada tahun 2040. Tujuan akhir kendaraan diesel. Negara lain yang mengumumkan penghapusan kendaraan bahan bakar dalam waktu dekat termasuk Jerman, Belanda, dan Norwegia, yang melarang hak jalan untuk kendaraan diesel pada tahun 2030, dan Norwegia, yang melarang penjualan kendaraan diesel pada tahun 2025.
Gambar Pemerintah Prancis mengumumkan akan melarang penjualan kendaraan berbahan bakar bensin dan solar pada tahun 2040
Selain itu, China, sebagai pasar mobil terbesar di dunia, akan mencapai penjualan tahunan sebesar 2 juta kendaraan listrik pada tahun 2020. Oleh karena itu, hari ketika kendaraan listrik melampaui kendaraan bahan bakar akan selalu datang, dan penjualan global kendaraan listrik akan terus meningkat. Namun, dalam menghadapi popularitas kendaraan listrik murni yang terus berlanjut, masalah yang sangat langsung ada di depan orang-orang: Apakah baterai lithium yang ada di pasaran masih cukup?
"Baru-baru ini, baterai sangat habis, karena permintaan kendaraan listrik sangat kuat, dan kapasitas produksi di industri baterai terbatas. Bahkan pasokan baterai untuk produk PC dan ponsel terpengaruh," seorang eksekutif senior dari pengecoran elektronik Taiwan mengatakan kepada DT Jun . Beberapa kata dari para profesional industri dapat melihat betapa panasnya pasar kendaraan listrik.
Karena mobil listrik rata-rata menggunakan sekitar 5.000 sel baterai, ukurannya berkali-kali lipat lebih besar dari laptop biasa dengan 6 atau 8. Sel baterai karena produsen mobil secara aktif membeli barang, permintaan baterai lithium terner mungkin mendesak pada paruh kedua tahun ini. Alhasil, pasokan baterai untuk produk-produk IT pun ikut berdesak-desakan.
Gambar Tesla Model S membawa lebih dari 7000 sel tunggal
Orang dalam industri menunjukkan bahwa harga baterai kendaraan listrik saat ini sekitar 1100-1200 yuan per kilowatt hour (kWh), yang sama tahun ini, tetapi perlu dicatat bahwa "kobalt" dan "nikel" digunakan dalam baterai lithium terner Harga bahan baku telah mencapai titik tertinggi baru dalam beberapa tahun terakhir, jadi masuk akal untuk memperkirakan bahwa harga baterai akan meningkat pada paruh pertama tahun depan.
Produsen arus utama tidak lagi bergantung pada baterai lithium iron phosphate, baterai lithium terner memiliki pertumbuhan yang tinggi
Dulu, pabrikan mobil sebenarnya punya jawaban atas belitan memilih antara baterai lithium iron phosphate dan baterai terner lithium (disingkat baterai lithium ternary). Menurut statistik dari Advanced Industrial Research Institute (GGII), dari Januari hingga November tahun ini tiga Kapasitas terpasang baterai primer adalah 11,51 GWh, peningkatan dari tahun ke tahun sebesar 141%; kapasitas terpasang baterai lithium besi fosfat adalah 11,56 GWh, penurunan dari tahun ke tahun sebesar 20%. Karena persyaratan kepadatan energi baterai ditentukan untuk ditingkatkan lebih lanjut tahun depan, total kapasitas terpasang baterai terner diharapkan semakin meningkat.
Bahkan BYD yang bermula dari baterai lithium iron phosphate, baru-baru ini mengumumkan bahwa semua mobil penumpang akan menggunakan baterai lithium terner mulai tahun 2018. Saat ini, tampaknya baterai lithium terner telah memimpin dalam spesifikasi dan standar baterai kendaraan listrik. Memperoleh posisi dominan.
Gambar Port pengisian kendaraan listrik
Banyak orang menyebut aki kendaraan listrik sebagai aki tenaga. Daya baterai mengacu pada kapasitas tinggi dan daya keluaran yang besar, berbagai aplikasi, dari rumah tangga, industri hingga transportasi Misalnya ada aplikasi dengan permintaan yang jelas dan volume penjualan yang meningkat, yaitu alat-alat listrik, seperti baterai listrik yang digunakan untuk bor listrik, gergaji listrik, pistol paku listrik, dll, dan alat transportasi meliputi kendaraan listrik, sepeda motor listrik, dan sepeda listrik. , Atau mobil kecil listrik satu orang tipe masa depan, dll.
Pada bagian baterai tenaga kendaraan listrik, baterai lithium iron phosphate dan baterai lithium terner memiliki kelebihan dan kekurangan yang berbeda di masa lalu. Dulu, teknologi baterai lithium iron phosphate awalnya dikembangkan di Amerika Serikat dan Kanada. Perwakilan produsen seperti Kanada Sistem Phostech dan A123 di Amerika Serikat, masing-masing, telah menguasai sebagian besar paten untuk bahan katoda baterai lithium besi fosfat. Kemudian, Sistem A123 diakuisisi oleh raksasa suku cadang mobil China Wanxiang Group pada tahun 2012, dan Phostech dijual hingga 2014 Raksasa logam non-besi Inggris Johnson Matthey. Selain itu, BYD China juga dimulai dengan baterai lithium iron phosphate. Kelebihan dari baterai lithium iron phosphate adalah Dapat diisi ulang berkali-kali dan masa pakai bisa selama 5 tahun Ini adalah teknologi baterai utama yang digunakan pada kendaraan listrik awal.
Gambar Sistem A123
Tapi kenapa baterai lithium terner bisa disukai oleh pabrikan mobil, Alasan utamanya adalah kepadatan energi yang tinggi (kepadatan energi) . Karena industri otomotif terus mengupayakan peningkatan "kepadatan energi" baterai, semakin besar kepadatan energi baterai, semakin banyak listrik yang disimpan per unit volume, dan semakin jauh jarak yang dapat ditempuh pengguna dengan sekali pengisian daya. Kepadatan energi adalah kunci untuk memilih baterai untuk kendaraan listrik. Menurut "Made in China 2025" yang dikeluarkan oleh Dewan Negara, daya baterai China harus mencapai kepadatan energi 300Wh / kg pada tahun 2020 dan 400Wh / kg pada tahun 2025. Dilihat dari standar ini, baterai lithium iron phosphate sulit dicapai.
Pemimpin teknis baterai lithium terner terutama adalah Jepang dan Korea Selatan. Disebut terner karena menggunakan tiga elemen: Nickel cobalt manganese (NCM) atau nickel cobalt aluminium (NCA) digunakan sebagai bahan katoda. Sejak lama baterai lithium terner telah banyak digunakan di industri IT, seperti baterai untuk laptop, tablet, dan smartphone. Selain itu, karena telah digunakan di industri IT selama bertahun-tahun, baterai tersebut telah mencapai level yang sangat tinggi dalam hal teknologi dan harga. Pada tahap yang matang, produsen mobil berharap dapat mentransfer teknologi ini ke kendaraan listrik, dan yang paling aktif adalah Tesla.
Mantan direktur teknologi baterai Tesla Kurt Kelty (yang meninggalkan Tesla pada Agustus 2017) telah secara terbuka menyatakan di masa lalu bahwa Tesla telah mencoba lebih dari 300 jenis baterai di pasaran sebelum memilih baterai lithium terner. Alasan pertama Artinya, kepadatan energi lebih besar, stabilitas dan konsistensi yang baik, dan hal penting lainnya adalah secara efektif mengurangi biaya sistem baterai. Model pertama Tesla, Roadster, menggunakan 18650 baterai lithium kobalt oksida, dan model kedua, Model S, mulai menggunakan baterai lithium NCA dengan bahan katoda terner nikel-kobalt-aluminium.
Gambar Tesla Model S menggunakan baterai lithium terner yang disediakan oleh Panasonic
NCA merupakan teknologi yang dibawa oleh rekanan Tesla, Panasonic, namun karena proses yang sulit dan metode pembuatan yang khusus, tidak banyak perusahaan yang dapat menghasilkan produk dengan kualitas yang baik. Produsen Korea kebanyakan mengembangkan baterai NCM. Namun, mengingat Panasonic menyediakan baterai lithium Tesla NCA, kemampuan catu dayanya telah diverifikasi, sehingga Samsung SDI, anak perusahaan Samsung, dan LG Chem, anak perusahaan LG Group, juga baru-baru ini menyatakan bahwa mereka sedang mempertimbangkan untuk meluncurkan baterai lithium NCA yang dapat digunakan untuk menyalakan power train.
Selain itu, Tesla menggunakan baterai lithium terner. Pangsa pasarnya yang tinggi dan kepemimpinannya dalam teknologi manajemen baterai telah memberikan Tesla suara kunci dalam spesifikasi teknis baterai kendaraan listrik. Oleh karena itu, banyak Pabrik besar beralih ke, Bahkan BYD sudah menyerah untuk tetap menggunakan baterai lithium iron phosphate. Baru-baru ini diumumkan bahwa pihaknya dapat terus menggunakan baterai lithium iron phosphate di angkutan umum. Mulai tahun 2018, semua mobil penumpang akan menggunakan baterai lithium terner. Dan akan memperluas pabrik baterai dengan kapasitas produksi baterai lithium terner 10 GWh di Qinghai.
"Ketika Tesla menyadari produksi massal baterai lithium terner sebelumnya, industri telah mengambil arah ini, dan spesifikasi untuk baterai kendaraan listrik dibentuk secara kasar. Kendaraan mempertimbangkan kepadatan dan ketahanan energi. Baterai lithium lebih cocok, sementara pasar "stasioner" (lokasi baterai relatif tetap, seperti baterai penyimpanan energi jaringan) adalah mempertimbangkan umur, yaitu lithium besi fosfat. "Kata Lu Lishun, manajer riset senior EnergyTrend, sebuah organisasi riset yang mengkhususkan diri dalam industri energi.
Banyak orang mungkin mempertanyakan "Apakah tidak ada masa depan untuk baterai lithium iron phosphate?" , Lu Lishun menekankan bahwa teknologi baterai ini masih akan melalui proses aplikasi pasar yang tumpang tindih dengan waktu, dan "baterai lithium besi fosfat tidak akan hilang". Di pasar "tetap", seperti sel fotovoltaik, ruang komputer, dan pusat data, Baterai lithium iron phosphate masih sangat kompetitif di daerah dengan kebutuhan non-mobile seperti cadangan. Dengan kata lain, Segmentasi aplikasi pasar di masa depan akan lebih jelas .
Harga bahan baku telah meningkat tajam, dan harga baterai akan tetap tinggi pada paruh pertama tahun depan
Saat ini, lima besar produsen baterai kendaraan listrik global termasuk CATL (CATL), BYD, Panasonic, Samsung SDI, dan LG Chem. Baterai jelas merupakan komponen kunci terpenting dari sebuah kendaraan listrik, tidak hanya membutuhkan keamanan yang tinggi, tetapi juga memiliki rasio biaya yang tinggi, terhitung sekitar 30 sampai 40% dari bill of material (BOM) kendaraan listrik.
Baik itu baterai nikel-kobalt-mangan (NCM) atau nikel-kobalt-aluminium (NCA), ada dua bahan baku penting: nikel dan kobalt. Di pasar logam internasional, harga kobalt terus mencapai titik tertinggi baru, dan bahkan mencapai titik tertinggi dalam lima tahun terakhir. : Harga cobalt futures di bulan Desember tetap di kisaran 75.000 (USD / metrik ton). Pasar memperkirakan harga akan tetap tinggi di semester pertama tahun depan. Selain itu, bagian nikel juga akan naik banyak.Harga nikel di London Metal Exchange (LME) akan berlanjut tahun ini. Pada bulan November, itu mencapai level tertinggi dalam dua tahun.
Gambar Tren harga bahan baku lithium, nikel, dan kobalt terkini, dimana harga bahan baku kobalt akan menjadi faktor utama yang mempengaruhi harga baterai lithium terner
Beberapa kalangan industri mengatakan bahwa meskipun permintaan kendaraan listrik meningkat, namun lonjakan material logam ini sebenarnya disebabkan oleh dampak operasi harga berjangka. Selain itu, wilayah produksi utama kobalt berada di Kongo, dan situasi politik lokal yang tidak stabil sehingga tidak dapat lagi diartikan oleh supply dan demand pasar murni. Diharapkan harga baterai lithium terner akan naik pada semester pertama tahun depan.Untuk merek mobil, apakah mereka ingin merefleksikan kenaikan biaya ke harga pasar atau memilih untuk mencerna sendiri, mengutamakan perluasan pasar kendaraan listrik, dan menguji masing-masing Penilaian strategis industri.
Harapan baru: semua baterai solid-state
Untuk meningkatkan jangkauan daya tahan kendaraan listrik, pertama-tama industri dapat menempatkan lebih banyak baterai, tetapi ini akan menempati lebih banyak ruang bodi mobil, jadi cara lain yang lebih praktis adalah menemukan cara untuk meningkatkan kepadatan energi baterai, atau bahkan Mengembangkan teknologi baterai generasi baru, jadi meskipun baterai litium terner telah menjadi arus utama baterai kendaraan listrik, banyak perusahaan besar telah berinvestasi dalam penelitian dan pengembangan. Baterai semua-solid-state "(Baterai Solid-State) ".
Gambar Semua baterai solid state
Pada akhir tahun 2015, Apple memperoleh hak paten terkait teknologi pengisian baterai all-solid-state, dan dunia luar mulai memperhatikan teknologi ini. Hingga saat ini, berita tentang penerapan all-solid-state battery oleh pabrikan mobil telah mengemuka.Misalnya, tim pengembangan solid-state battery Toyota saat ini telah menjangkau sekitar 200 orang, dan tujuannya adalah memperkenalkan mereka ke dalam mobil pada tahun 2020-2025.
Selain itu, Fisker, perusahaan mobil listrik mewah yang baru didirikan oleh perancang mobil ternama Henrik Fisker, baru-baru ini mengajukan paten yang mengklaim waktu pengisian tercepat untuk mobil listrik hanya 1 menit, dan jangkauannya hingga 500 mil. Namun, Fisker juga memperkirakan produksi massal tidak akan tersedia hingga 2023 .
Jadi, apa sebenarnya baterai yang semuanya solid-state? Baterai litium memiliki empat elemen kunci: bahan elektroda positif, bahan elektroda negatif, separator dan elektrolit, misalnya baterai lithium terner menggunakan elektrolit cair. Baterai all-solid-state, seperti namanya, tidak menggunakan cairan .
Jika masih menggunakan bahan positif dan negatif yang ada pada baterai litium, tinggal ganti saja membran pemisah dan elektrolitnya, bisa disebut baterai litium solid-state, atau bisa dikatakan sebagai evolusi dari baterai litium. Baterai litium solid-state akan digunakan dalam proses pembuatannya. Mengenai elektrolit, tetapi jika menyangkut produk jadi, tidak akan ada cairan, dan membran isolasi akan sangat disederhanakan.Lapisan pelapis dapat menggunakan bahan keramik, atau bahkan tanpa membran isolasi. Selain itu, beberapa baterai solid-state menekankan penggunaan logam untuk menggantikan material utama yang disebutkan di atas, misalnya baterai logam juga dapat dianggap sebagai jenis baterai solid-state.
Gambar Perbedaan terbesar antara baterai tradisional (kiri) dan baterai solid-state (kanan) adalah apakah akan menggunakan elektrolit.
Semua baterai solid-state semua menggunakan bahan padat, dan tidak ada masalah kebocoran cairan, jadi tahan ledakan , Keamanan tinggi Selain itu, waktu pengisian lebih cepat daripada baterai lithium-ion yang sudah ada. Yang terpenting, memiliki kepadatan energi yang tinggi dan kapasitas yang besar. Densitas energi baterai lithium-ion cair untuk kendaraan listrik sekitar 150-250Wh / kg , Dan kepadatan energi baterai solid-state di laboratorium dapat mencapai sekitar 400Wh / kg, yang memenuhi kebutuhan kendaraan listrik untuk daya tahan tinggi, dan membantu kendaraan listrik meningkatkan jarak tempuh. Misalnya, kendaraan listrik umumnya dapat menempuh jarak 400 kilometer dengan sekali pengisian daya. Setelah baterainya, mungkin akan meningkat secara signifikan hingga 600 kilometer, jadi ini dianggap sebagai baterai generasi berikutnya.
Produksi massal harus menunggu hingga setelah 2020
Dilihat dari sejarah perkembangan baterai lithium, aplikasi IT seperti laptop dan handphone sudah semakin matang dan kemudian perlahan merambah ke bidang otomotif.Namun, Lu Lishun yakin baterai all-solid-state akan didominasi oleh industri otomotif karena digunakan pada kendaraan listrik. Ini akan memiliki manfaat yang lebih signifikan daripada produk TI. Bagi pelaku industri TI, daya tahan baterai penting dalam produk TI, namun inovasi yang lebih fungsional akan menjadi nilai jual yang lebih besar.
Oleh karena itu, diharapkan aki all-solid-state akan dilibatkan secara aktif dalam penelitian dan pengembangan oleh pabrikan mobil untuk mempromosikan aplikasinya pada kendaraan listrik, bahkan perkembangan saat ini juga benar adanya. Termasuk BMW Jerman yang baru-baru ini mengumumkan aliansi dengan Solid Power, perusahaan terkemuka dalam baterai solid-state di Amerika Serikat, dalam upaya membuat performa baterai semua solid-state melebihi ambang batas untuk kendaraan listrik berperforma tinggi. Selain itu, Nissan, Honda, dan Toyota Industries Corp, anak perusahaan Grup Toyota, semuanya mengembangkan baterai yang semuanya solid-state.
Gambar BMW mengumumkan di blog resminya bahwa mereka akan bersama-sama mengembangkan baterai solid-state dengan Solid Power
Dyson, merek penyedot debu yang sebelumnya mengumumkan akan berinvestasi dalam pengembangan kendaraan listrik, juga mengatakan bahwa rangkaian kendaraan listrik murni yang diharapkan akan diluncurkan pada tahun 2020 akan menggunakan baterai solid-state, dan diperkirakan akan menginvestasikan 1 miliar pound untuk pengembangan dan pembuatan baterai solid-state, termasuk akuisisi baterai. Perusahaan baru Sakti3. Namun belum lama ini, CEO Sakti3 Ann Marie Sastry, yang bertanggung jawab atas teknologi baterai solid-state-nya, telah mengundurkan diri. Meski belum diketahui apakah hal tersebut akan mempengaruhi kemajuan manufaktur baterai solid-state Dyson, hal tersebut masih membawa sedikit ketidakpastian pada teknologi ini.
Selalu tidak mudah bagi teknologi baru untuk keluar dari laboratorium. "Teknologi belum matang dan pemasok baterai belum siap, dan waktu produksi massal setelah tahun 2020," kata Lu Lishun, ditambah waktu untuk evaluasi pembuat mobil sendiri. Tabel, jika Anda ingin melihat waktu kendaraan listrik dengan baterai solid-state melaju, harus ada peluang yang lebih baik di tahun 2022, 2023. Namun yang pasti adalah baterai adalah kunci kehidupan nol karbon di masa depan, dan peneliti baterai diharapkan terus menunjukkan terobosan baru ke dunia luar.
- Exoskeleton bodi bagian atas ini, yang diincar Ford, tidak hanya meningkatkan efisiensi, tapi juga tidak membutuhkan listrik.
- Mesin nyata Xiaomi Mi Note4 terbuka, desain baru + tanpa poni! Netizen: Inframerah + NFC harus dibeli
- Ponsel 4 + 128GB yang paling memilukan turun dari 2699 yuan menjadi 799 yuan, tetapi tidak ada yang membelinya!
- Proyek mata pencaharian masyarakat dipilih oleh perwakilan Kongres Rakyat Nasional. Kota Shuiling, Distrik Jiangyang, Luzhou, memimpin proyek percontohan di kota