GLOBALNY WYŚCIG BATERYJNY: KTO PROWADZI?

Wyścig w technologii baterii wchodzi w nową fazę – baterie półprzewodnikowe (solid-state) i inne zaawansowane rozwiązania magazynowania energii będą kształtować pozycję liderów rynku na lata. Poznaj innowacje i strategie, które napędzają przyszłość magazynowania energii.

Koniec ery LFP – czas na baterie półprzewodnikowe (SSB)

Przez ostatnią dekadę producenci z Azji zdecydowanie umocnili swoją dominację w produkcji baterii, szczególnie w technologii LFP (litowo-żelazowo-fosforanowej). Ogniwa LFP zdobyły szeroką popularność dzięki połączeniu bezpieczeństwa, długiej żywotności i opłacalności. Ta przewaga technologiczna i produkcyjna skutecznie ugruntowała pozycję Azji na globalnym rynku baterii, podczas gdy producenci z Zachodu zmagali się z trudnościami w konkurowaniu – zarówno pod względem skali, jak i zdolności łańcucha dostaw.

Dla zachodnich graczy szansa na odzyskanie pozycji pojawiła się wraz z rozwojem baterii półprzewodnikowych, często określanych mianem „Świętego Graala” rozwiązań magazynowania energii. Obiecują one większe bezpieczeństwo, wyższą gęstość energii i elastyczność projektową. Solid-state stały się centrum nowego globalnego wyścigu. Pierwsza firma, która osiągnie masową produkcję wysokiej jakości ogniw SSB, zdobędzie znaczącą przewagę rynkową. Jeśli uda się producentom z Azji – przedłużą i wzmocnią swoją dominację; jeśli Zachód przejmie prowadzenie, może to oznaczać jego powrót na rynek i potencjalną zmianę układu sił w globalnym sektorze magazynowania energii.

Azja kontra reszta świata – ten sam cel, różne strategie

Kontrastujące strategie rozwoju baterii półprzewodnikowych.

W globalnym dążeniu do technologii solid-state pojawiło się wyraźne rozróżnienie. Producenci azjatyccy (głównie chińscy) koncentrują się przede wszystkim na udoskonaleniu komponentu elektrolitu, stosując anody krzemowe (technologia pół-półprzewodnikowa), aby umożliwić szybkie wprowadzenie ogniw SSB na rynek. Takie podejście pozwala chińskim firmom szybciej komercjalizować produkty SSB. Jednak powstałe ogniwa oferują parametry wydajności tylko nieznacznie lepsze – a w niektórych przypadkach nawet nieco gorsze – od obecnie stosowanych rozwiązań.

Z kolei innowatorzy z Europy i USA realizują bardziej kompleksową strategię, jednocześnie rozwijając zarówno elektrolity, jak i materiały elektrodowe (anody litowo-metalowe). To podejście daje szansę na przełomowe ulepszenia w wydajności baterii. Niemniej wiąże się z poważnymi wyzwaniami technologicznymi, które prawdopodobnie opóźnią komercjalizację zachodnich rozwiązań o co najmniej dwa do trzech lat.

Najbliżej sukcesu w komercjalizacji SSB wśród zachodnich podmiotów wydaje się być francusko-kanadyjska firma Blue Solutions, która opublikowała obiecujące wyniki próbek A-Sample ogniw Gen4 SSB opartych na polimerowym elektrolicie, anodzie litowej i różnych katodach (LFP, LMFP, NMC). Ogniwa te oferują znaczną gęstość objętościową (>900 Wh/L – NMC i >600 Wh/L – LMFP) oraz gęstość masową (>450 Wh/kg – NMC i >350 Wh/kg), co stanowi kluczowe wyróżniki wymagane do masowej adopcji w pojazdach elektrycznych. Produkcja ma rozpocząć się w 2030 roku, ale pozostaje kluczowe pytanie: czy cykl życia spełni wymagania? Obecna wartość (poniżej 1000 cykli) jest niewystarczająca dla potrzeb transportu ciężkiego.

Inni znaczący konkurenci to QuantumScape, Solid Power, Ampcera i Factorial, którzy pracują nad własnymi rozwiązaniami.

Choć strategia Chin może zapewnić przewagę pierwszego gracza na rynku SSB, wysiłki Zachodu są ukierunkowane na osiągnięcie transformacyjnych ulepszeń, które mogą zdefiniować standardy branżowe w dłuższej perspektywie.

Cena zmiany technologii

Finansowe i strategiczne implikacje wdrożenia SSB.

Według P3, nawet po optymalizacji materiałów i procesów produkcyjnych, technologia SSB będzie około 17% droższa niż konwencjonalne baterie litowo-jonowe (LIB) w początkowej fazie komercjalizacji. Wyższe koszty obejmą nie tylko same ogniwa, ale także ich integrację w pakietach baterii.

W zamian za wyższą cenę technologia SSB zapewnia istotne korzyści, w tym zwiększoną gęstość energii, bezpieczeństwo i szybsze możliwości ładowania. Te zalety czynią SSB obiecującym rozwiązaniem dla zastosowań, w których wydajność i efektywność są kluczowe – przede wszystkim dla samochodów elektrycznych klasy premium, dronów i innych aplikacji high-performance.

Li-S i Na-ion – technologiczny pomost do przyszłości

Technologie przejściowe torujące drogę bateriom nowej generacji.

Ze względu na obecne wyzwania w rozwoju pół-SSB i SSB, tworzone są ścieżki, które mają wypełnić lukę do tych przyszłych technologii.

Pierwszą z nich jest ogniwo litowo-siarkowe (Li-S), które może potencjalnie konkurować z LFP i zapewnić przełom w gęstości energii. Ogniwo Li-S, obecnie rozwijane przez firmę PolyPlus, oferuje znacznie wyższą gęstość energii masowej i objętościowej niż LFP – potencjalnie 2–3 razy więcej energii na jednostkę masy i objętości. Przewidywana żywotność cyklu ogniwa Li-S może pozostać podobna, około 3000–5000 cykli w teorii. Różnica? Znacznie niższa cena materiału katodowego LiOH (~4–9 USD/kg) w porównaniu z LFP (~15–20 USD/kg) oraz zerowy wskaźnik samorozładowania w każdych warunkach, podczas gdy LFP zwykle traci 2–3% miesięcznie (20–25°C) i mniej niż 5% miesięcznie w normalnych warunkach przechowywania. Wady obejmują niskie napięcie i wąski zakres pracy (~1,9–2,5 V). Wydajność cyklu życia pozostaje niezweryfikowana, choć ostatecznie może okazać się podobna do technologii LFP.

Drugą jest ogniwo sodowo-jonowe (Na-ion), którego produkcja seryjna ma rozpocząć się w 2027 roku przez francuski startup TIAMAT. Tiamat rozwija ogniwa Na-ion oparte na polianionowych materiałach katodowych i anodach grafitowych (lub z twardego węgla). Firma twierdzi, że jej baterie oferują przewagi nad tradycyjnymi systemami Li-ion, w tym niższe koszty surowców (sód zamiast litu i brak kobaltu), szybsze możliwości ładowania, dłuższą żywotność cyklu i większą niezależność łańcucha dostaw.

Czołowi eksperci ze środowiska naukowego przewidują, że technologia oparta na sodzie może stać się podstawą komercyjnych baterii półprzewodnikowych po 2030 roku. Według prof. Shirley Meng z Argonne Labs i University of Chicago, kolejna terawatogodzina globalnej zdolności produkcji baterii prawdopodobnie będzie oparta na technologii sodowej.

Drodzy Państwo, czas obstawiać!

Wyścig o dominację w branży baterii wciąż trwa.

Patrząc w kierunku następnej dekady innowacji w bateriach, technologie solid-state są gotowe, by przekształcić krajobraz. Do tego czasu możemy być świadkami, jak Li-S przesuwa granice gęstości energii i rzuca wyzwanie LFP, podczas gdy chemie sodowe są w fazie rozwoju – wyścig trwa. Która technologia okaże się zwycięska i kto przejmie prowadzenie? Czy już postawiliście swoje zakłady?

Zastrzeżenie:

Informacje i dane przedstawione w tym blogu pochodzą z oficjalnych materiałów i publikacji udostępnionych publicznie przez cytowane organizacje. Choć dokładamy starań, aby były one rzetelne, IMPACT nie gwarantuje kompletności, wiarygodności ani poprawności informacji i nie ponosi odpowiedzialności za jakiekolwiek decyzje podjęte na podstawie treści tego bloga.