Graphene blyk teen die middel van die 2030's die batterymark vir elektriese voertuie (EV) te ontwrig, volgens 'n nuwe kunsmatige intelligensie (KI) ontledingsplatform wat tegnologiese deurbrake voorspel gebaseer op globale patentdata.
Met die wêreldwye oorgang na 'n geëlektrifiseerde vervoerstelsel wat vinniger raak, word die soeke na die perfekte EV-battery – wat die ideale balans van koste, energiedigtheid, veiligheid en omgewingsvolhoubaarheid bied – al hoe meer opvallend. Daar is ongeveer 'n dosyn batterychemie wat meeding om markheerskappy; watter een as oorwinnaar uit die stryd sal tree, is die ware triljoen-dollar-vraag. Vir die korttermyn sal tradisionele litium-gebaseerde batterye waarskynlik hul greep op die mark behou, met natrium-gebaseerde batterye wat 'n goedkoop en groen alternatief vir sekere toepassings bied, volgens nuwe navorsing van Focus, 'n KI-ontledingsplatform wat tegnologiese deurbrake voorspel gebaseer op globale patentdata. Dit is egter die opkomende grafeen- en dubbelioonbatterye wat waarskynlik die mark eendag werklik sal ontwrig.
Die navorsing dui daarop dat veral grafeenbatterye in die vroeë tot middel-2030's sal verskyn om hul litium-eweknieë vir die EV-kroon uit te daag, aangesien die prys van grafeenproduksie vinnig daal. Hierdie ontwikkeling beloof om nie net EV-werkverrigting aansienlik te verbeter nie, maar bied ook 'n seën vir energiedoeltreffendheid en koolstofverminderingsteikens. “As daar een batterytegnologie is om dop te hou, is dit grafeen,” sê Jard van Ingen, Focus se uitvoerende hoof en medestigter.
Die jong voorgee
Focus ontleed die huidige toestand van EV-batterychemie en voorspel watter een in die komende jare sal oorheers. Deur gebruik te maak van 'n benadering wat geïnspireer is deur navorsing van die Massachusetts Institute of Technology, verwerk die Focus-platform groot volumes globale patentdata in reële tyd deur drie tipes KI te gebruik: groot taalmodelle doen deurlopende navorsing na wêreldwye patentdata-argiewe vir tegniese verkenning, telling en vergelykings; vektorsoektog verskaf intydse intelligensie oor die globale innovasie- en tegnologielandskap; en meerveranderlike regressie bied voorspellende analise deur verwantskappe tussen data en werklike uitkomste te identifiseer. Focus bereken 'Tegnologiegereedheidsvlakke' vir die volwassenheid van batterytegnologieë en 'n 'Tegnologieverbeteringskoers' om die toename in prestasie per dollar per jaar van verskillende batterychemieë te meet.
"In wese, vir EV's, gaan dit alles oor die vind van daardie lieflike plek tussen energiedigtheid, veiligheid, koste en volhoubaarheid," sê Kacper Gorski, Focus se bedryfshoof. “Elkeen van hierdie chemieë bring iets uniek na die tafel, en hul ontwikkeling sal die toekoms van elektriese mobiliteit vorm. Die sleutelvraag is egter, watter vorder eintlik vinnig en watter is oorgejaag?”
Focus het gevind dat alle litium-gebaseerde batterytegnologieë teen soortgelyke snelhede verbeter. Die huidige dominante chemie, litium-nikkel-mangaan-kobalt en litium-yster-fosfaat, verbeter jaar-tot-jaar (YoY) teen koerse van onderskeidelik 30% en 36%. Litiumswaelbatterye verbeter teen 30% op jaarbasis en silikonanodes teen 32%, wat beteken dat dit onwaarskynlik is dat die paar die mark sal ontwrig – werklik ontwrigtende tegnologieë het verbeteringsnelhede wat aansienlik en konsekwent hoër is as hul mededingers. Net so, alhoewel baie geskryf is oor die potensiaal van soliede-litiumbatterye, het Focus gevind dat die tegnologie net verbeter teen 'n koers van 31% op jaarbasis, wat beteken dat dit ook onwaarskynlik is om die posbekleërs te ontwrig.
Dieselfde geld vir soortgelyke gehyped natriumbatterye, wat 'n verbeteringskoers van 33% het - wat hulle binne 'n meetfout van litium-yster-fosfaatbatterye plaas. Van Ingen verduidelik dat natriumbatterye 'n relatief beskeie energiedigtheid het, wat die kilometers wat hulle EV's kan bied, beperk sonder om te veel gewig by die voertuig te voeg. Hulle sal egter sin maak vir stilstaande berging, waar gewig nie 'n beperkende faktor is nie. "So as al wat jy nodig het is relatief goedkoop batterye vir rooster eise, dan natrium-batterye maak baie sin," sê hy. "Hulle kan selfs werk vir laer-end EV's - regtig goedkoop, hoë volume-produksie voertuie wat ontwerp is vir kort afstande. Dit is 'n relatief vinnig verbeterde tegnologie, dit gaan net nie die mark heeltemal ontwrig nie.”
Dit is van die meer ontluikende batterychemie wat die meeste opwinding veroorsaak. Magnesium-swaelbatterye verbeter teen 'n tempo van 24.4% op jaarbasis, magnesium-ioonbatterye teen 26%, nanodraadbatterye teen 35% en kaliumioonbatterye teen 36%. Dit is egter almal bleek in vergelyking met grafeenbatterye, wat verbeter teen 'n yslike 48.8% op jaarbasis, of dubbelioonbatterye, wat spog met 'n 48.5% op jaarbasis verbeteringskoers. "Omdat die verbeteringsnelhede van grafeen- en dubbelioonbatterye aansienlik en konsekwent hoër is as ander batterychemieë s'n, kan dit as ontwrigtend beskou word," sê van Ingen.
In 'n kop-aan-kop tussen die twee chemieë, glo Focus dat grafeenbatterye die hoër potensiaal hou, aangesien die navorsing meer ontwikkel is en die element meer alomteenwoordig. Die tegnologie bied 'n groot stap vir die werkverrigting van EV's, beloof hoë energiedigthede, verhoogde sikluslewe (die aantal laai- en ontladingsiklusse wat 'n battery kan voltooi voordat sy werkverrigting verloor) en vinnige laai. Die grootste nadeel op die oomblik is sy onbetaalbare koste, aangedryf deur die ooglopende duur prysetiket van grafeenproduksie.
"Grafeen is 'n baie basiese materiaal wat van enige koolstofbron afkomstig is," sê van Ingen. “Die basismateriaal is regtig volop, dit is oral, maar die manier om dit in grafeen te omskep, is die beperking. Huidige produksiemetodes is heeltemal te duur.”
Grafeenbatterye, die ware ontwrigter
Vir grafeenbatterye om die EV-mark te ontwrig, moet die koste van grafeenproduksie aansienlik daal. Grafeen word tans teen sowat $200,000 200 per ton vervaardig, of $XNUMX per kilogram (kg). Dit is moeilik om te voorspel hoe goedkoop produksie moet wees voordat vervaardigers dit in hul batterye begin gebruik, maar Focus glo dit sal gebeur wanneer grafeen met litium vergelykbaar word.
Litiumkarbonaat kos tans sowat $16/kg om te produseer en ontleders meen dit kan in 30 'n verdere 11% tot $2024/kg daal. Focus se voorspellingsmetode skat die verbeteringspoed van grafeenproduksie op 36.5% jaar tot jaar. Dus, met die veronderstelling van die huidige prys van $200/kg en 'n teikenprys van $11/kg, voorspel Focus dat grafeenproduksie goedkoop genoeg sal word sodat die materiaal teen ongeveer 2031 sy weg na batterychemie kan dwing.
Volgens Focus is daar ongeveer 300 organisasies wat tans aan grafeenbatterytegnologie werk. Van die top tien maatskappye wat die beste geposisioneer is om die batterymark met grafeen te ontwrig, rangskik Focus Global Graphene Group as die leier. Sy filiaal, Honeycomb Battery Company, het onlangs 'n landmerk-kombinasieooreenkoms met Nubia Brand International aangekondig wat daarop gemik is om Honeycomb se vervaardigings- en navorsingsvermoëns te verbeter, met 'n primêre fokus op gevorderde batterytegnologie vir EV's.
Net so het StoreDot, die enigste beginonderneming in die toptien, indrukwekkende vordering gemaak in 2023. Die maatskappy is gereed vir massaproduksie van sy '100in5'-batteryselle in 2024. Hierdie selle is ontwerp om ten minste 100 myl se reikafstand te lewer met net vyf minute se laai. StoreDot het strategiese ooreenkomste met mense soos Volvo Cars (Geely), VinFast en Flex|N|Gate aangegaan. Vroeg in 2024 het dit met Volvo Cars se Polestar saamgewerk aan die wêreld se eerste tien minute EV-laaidemo. Die batterygehalte daarvan is bekragtig na toetsing deur 15 toonaangewende wêreldwye vervaardigers, wat geen agteruitgang toon nie, selfs ná 1,000 XNUMX opeenvolgende 'uiterste vinnige laai'-siklusse.
Toray Industries, aan die ander kant, is deur Focus geïdentifiseer as die vinnigste itererende speler (die laagste siklustyd). Die maatskappy het aansienlike vordering gemaak in sy grafeenbatterynavorsing, met die ontwikkeling van 'n ultradun grafeenverspreidingsoplossing met uitstekende vloeibaarheid en elektriese en termiese geleiding – veral voordelig vir toepassings soos battery- en bedradingmateriaal. Toray is dus in staat om baie dun grafeen van hoë gehalte uit goedkoop grafietmateriale te skep. Die tegnologie, beweer Toray, bied 'n 50% beter batterylewe as tradisionele koolstofnanobuise wat as geleidende middels gebruik word.
“As ons vorentoe kyk, is die grootste knelpunt nou vir grafeenbatterye om 'n produksiemetode te vind wat dit werklik op skaal kan doen,” sluit van Ingen af. Dit is steeds 'n veld wat meestal deur navorsing oorheers word, maar dit sal dit binne die volgende dekade in die regte wêreld uitspoel, volgens Focus.
Bron van Net Auto
Vrywaring: Die inligting hierbo uiteengesit word verskaf deur just-auto.com onafhanklik van Chovm.com. Chovm.com maak geen voorstelling en waarborge oor die kwaliteit en betroubaarheid van die verkoper en produkte nie.
