Graphene kelihatan bersedia untuk mengganggu pasaran bateri kenderaan elektrik (EV) menjelang pertengahan 2030-an, menurut platform analisis kecerdasan buatan (AI) baharu yang meramalkan kejayaan teknologi berdasarkan data paten global.
Dengan peralihan global ke arah sistem pengangkutan elektrik yang semakin pantas, pencarian untuk bateri EV yang sempurna - menawarkan keseimbangan kos, ketumpatan tenaga, keselamatan dan kemampanan alam sekitar yang ideal - menjadi lebih menonjol. Terdapat sekitar sedozen kimia bateri bersaing untuk menguasai pasaran; yang mana satu yang akan muncul sebagai pemenang ialah soalan trilion dolar yang sebenarnya. Sekurang-kurangnya untuk jangka masa terdekat, bateri berasaskan litium tradisional berkemungkinan mengekalkan cengkamannya di pasaran, dengan bateri berasaskan natrium menawarkan alternatif yang murah dan hijau untuk aplikasi tertentu, menurut penyelidikan baharu daripada Focus, platform analisis AI yang meramalkan kejayaan teknologi berdasarkan data paten global. Ia adalah graphene dan bateri dwi-ion yang muncul, bagaimanapun, yang mungkin benar-benar mengganggu pasaran suatu hari nanti.
Penyelidikan mencadangkan bahawa bateri graphene khususnya akan muncul pada awal hingga pertengahan 2030-an untuk mencabar rakan sejawatan litium mereka untuk mahkota EV, kerana harga pengeluaran graphene jatuh dengan mendadak. Perkembangan ini menjanjikan bukan sahaja meningkatkan prestasi EV dengan ketara tetapi juga menawarkan keuntungan kepada kecekapan tenaga dan sasaran pengurangan karbon. "Jika terdapat satu teknologi bateri yang perlu diperhatikan, ia adalah graphene," kata Jard van Ingen, Ketua Pegawai Eksekutif dan pengasas bersama Focus.
Yang berpura-pura muda
Fokus menganalisis keadaan semasa kimia bateri EV dan meramalkan yang mana yang kelihatan akan didominasi pada tahun-tahun akan datang. Menggunakan pendekatan yang diilhamkan oleh penyelidikan daripada Institut Teknologi Massachusetts, platform Focus memproses sejumlah besar data paten global dalam masa nyata menggunakan tiga jenis AI: model bahasa besar melakukan penyelidikan berterusan ke dalam arkib data paten global untuk pengakap teknologi, pemarkahan dan perbandingan; carian vektor menyediakan risikan masa nyata mengenai landskap teknologi dan inovasi global; dan regresi multivariate menawarkan analisis ramalan dengan mengenal pasti hubungan antara data dan hasil dunia sebenar. Fokus mengira 'Tahap Kesediaan Teknologi' untuk kematangan teknologi bateri dan 'Kadar Peningkatan Teknologi' untuk mengukur peningkatan prestasi setiap dolar setahun bagi kimia bateri yang berbeza.
“Pada dasarnya, untuk EV, ini semua tentang mencari titik manis antara ketumpatan tenaga, keselamatan, kos dan kemampanan,” kata Kacper Gorski, ketua operasi Focus. "Setiap kimia ini membawa sesuatu yang unik kepada jadual, dan perkembangannya akan membentuk masa depan mobiliti elektrik. Walau bagaimanapun, persoalan utamanya adalah, yang mana sebenarnya sedang berkembang pesat dan yang mana yang terlalu digembar-gemburkan?”
Fokus mendapati bahawa semua teknologi bateri berasaskan litium bertambah baik pada kelajuan yang sama. Kimia dominan semasa, litium-nikel-mangan-kobalt dan litium-besi-fosfat, meningkat tahun ke tahun (YoY) pada kadar 30% dan 36%, masing-masing. Bateri litium sulfur bertambah baik pada 30% YoY dan anod silikon pada 32%, bermakna pasangan itu tidak mungkin mengganggu pasaran - teknologi yang benar-benar mengganggu mempunyai kelajuan peningkatan yang jauh lebih tinggi dan konsisten berbanding pesaingnya. Begitu juga, walaupun banyak yang telah ditulis tentang potensi bateri litium keadaan pepejal, Focus mendapati teknologi itu hanya bertambah baik pada kadar 31% YoY, bermakna ia juga tidak mungkin mengganggu penyandangnya.
Perkara yang sama berlaku untuk bateri natrium yang digembar-gemburkan sama, yang mempunyai kadar peningkatan 33% - meletakkannya dalam ralat pengukuran bateri litium-besi-fosfat. Van Ingen menjelaskan bahawa bateri natrium mempunyai ketumpatan tenaga yang agak sederhana, mengehadkan perbatuan yang boleh mereka tawarkan kepada EV tanpa menambah berat terlalu banyak pada kenderaan. Walau bagaimanapun, mereka akan masuk akal untuk penyimpanan pegun, di mana berat bukan faktor pengehad. "Jadi jika semua yang anda perlukan adalah bateri yang agak murah untuk permintaan grid, maka bateri natrium sangat masuk akal," katanya. “Mereka juga boleh bekerja untuk EV kelas bawah – kenderaan pengeluaran volum tinggi yang sangat murah yang direka untuk jarak dekat. Ia adalah teknologi penambahbaikan yang agak pantas, ia tidak akan mengganggu pasaran sepenuhnya.”
Ia adalah beberapa bahan kimia bateri yang lebih baru yang menjana keseronokan yang paling. Bateri magnesium-sulfur bertambah baik pada kadar 24.4% YoY, bateri magnesium-ion pada 26%, bateri nanowire pada 35% dan bateri kalium-ion pada 36%. Walau bagaimanapun, ini semua pucat berbanding dengan bateri graphene, yang bertambah baik pada 48.8% YoY, atau bateri dwi-ion, yang mempunyai kadar peningkatan 48.5% YoY. "Oleh kerana kelajuan peningkatan graphene dan bateri dwi-ion adalah lebih tinggi secara ketara dan konsisten berbanding kimia bateri lain, ini boleh dianggap mengganggu," kata van Ingen.
Walau bagaimanapun, dalam perjumpaan antara kedua-dua kimia, Focus percaya bateri graphene mempunyai potensi yang lebih tinggi, kerana penyelidikan itu lebih maju dan elemennya lebih banyak di mana-mana. Teknologi ini menawarkan peningkatan yang besar untuk prestasi EV, menjanjikan ketumpatan tenaga yang tinggi, peningkatan hayat kitaran (bilangan kitaran pengecasan dan nyahcas yang boleh dilengkapkan oleh bateri sebelum kehilangan prestasi) dan pengecasan pantas. Kelemahan utamanya pada masa ini ialah kosnya yang mahal, didorong oleh tanda harga pengeluaran graphene yang sangat mahal.
"Grafene ialah bahan asas yang diperoleh daripada mana-mana sumber karbon," kata van Ingen. "Bahan asasnya sangat banyak, ia ada di mana-mana, tetapi cara untuk mengubahnya menjadi graphene adalah hadnya. Kaedah pengeluaran semasa terlalu mahal.”
Bateri graphene, pengganggu sebenar
Untuk bateri graphene mengganggu pasaran EV, kos pengeluaran graphene mesti turun dengan ketara. Graphene kini dihasilkan sekitar $200,000 setan, atau $200 sekilogram (kg). Sukar untuk meramalkan betapa murahnya pengeluaran sebelum pengeluar mula menggunakannya dalam bateri mereka, tetapi Focus percaya ini akan berlaku apabila graphene menjadi setanding dengan litium.
Litium karbonat kini berharga sekitar $16/kg untuk dihasilkan dan penganalisis percaya ia boleh turun 30% lagi kepada $11/kg pada 2024. Kaedah ramalan Focus menganggarkan kelajuan peningkatan pengeluaran graphene pada 36.5% YoY. Jadi, dengan mengandaikan harga semasa $200/kg dan harga sasaran $11/kg, Focus meramalkan pengeluaran graphene akan menjadi cukup murah untuk bahan memasuki kimia bateri menjelang sekitar 2031.
Menurut Focus, terdapat kira-kira 300 organisasi sedang mengusahakan teknologi bateri graphene. Daripada sepuluh syarikat teratas yang mempunyai kedudukan terbaik untuk mengganggu pasaran bateri dengan graphene, Focus meletakkan Global Graphene Group sebagai peneraju. Anak syarikatnya, Syarikat Bateri Honeycomb, baru-baru ini mengumumkan perjanjian gabungan penting dengan Nubia Brand International yang bertujuan untuk meningkatkan keupayaan pembuatan dan penyelidikan Honeycomb, dengan tumpuan utama pada teknologi bateri termaju untuk EV.
Begitu juga, StoreDot, satu-satunya syarikat permulaan dalam sepuluh teratas, telah mencapai kemajuan yang mengagumkan pada tahun 2023. Syarikat itu bersedia untuk pengeluaran besar-besaran sel bateri '100in5' pada tahun 2024. Sel-sel ini direka bentuk untuk menyampaikan jarak sekurang-kurangnya 100 batu dengan hanya lima minit pengecasan. StoreDot telah membentuk perjanjian strategik dengan Volvo Cars (Geely), VinFast dan Flex|N|Gate. Pada awal 2024, ia bekerjasama dengan Volvo Cars' Polestar pada demo pengecasan EV sepuluh minit pertama di dunia. Kualiti baterinya telah disahkan selepas ujian oleh 15 pengeluar global terkemuka, tidak menunjukkan kemerosotan walaupun selepas 1,000 kitaran 'pengecasan pantas melampau' berturut-turut.
Toray Industries, sebaliknya, telah dikenal pasti oleh Focus sebagai pemain lelaran terpantas (masa kitaran terendah). Syarikat itu telah mencapai kemajuan yang ketara dalam penyelidikan bateri graphenenya, membangunkan penyelesaian penyebaran graphene ultra-nipis dengan kecairan yang sangat baik dan kekonduksian elektrik dan terma - terutamanya bermanfaat untuk aplikasi seperti bateri dan bahan pendawaian. Oleh itu, Toray mampu menghasilkan graphene yang sangat nipis dan berkualiti tinggi daripada bahan grafit yang murah. Teknologi itu, dakwa Toray, menawarkan hayat bateri 50% lebih baik daripada tiub nano karbon tradisional yang digunakan sebagai agen konduktif.
"Melihat ke hadapan, kesesakan terbesar sekarang untuk bateri graphene adalah untuk mencari kaedah pengeluaran yang benar-benar boleh melakukannya pada skala," menyimpulkan van Ingen. Ia masih merupakan bidang yang kebanyakannya didominasi oleh penyelidikan, tetapi ini akan melonjakkannya ke dunia nyata dalam dekad akan datang, menurut Focus.
Sumber daripada Hanya Auto
Penafian: Maklumat yang dinyatakan di atas disediakan oleh just-auto.com secara bebas daripada Chovm.com. Chovm.com tidak membuat perwakilan dan jaminan tentang kualiti dan kebolehpercayaan penjual dan produk.
