По данным новой аналитической платформы искусственного интеллекта (ИИ), которая прогнозирует технологические прорывы на основе глобальных патентных данных, графен, похоже, революционизирует рынок аккумуляторов для электромобилей (EV) к середине 2030-х годов.
Поскольку глобальный переход к электрифицированной транспортной системе набирает обороты, поиск идеального аккумулятора для электромобилей, предлагающего идеальный баланс стоимости, плотности энергии, безопасности и экологической устойчивости, становится все более актуальным. За господство на рынке борются около дюжины производителей аккумуляторов; кто из них выйдет победителем – это настоящий вопрос на триллион долларов. По крайней мере, в краткосрочной перспективе традиционные литиевые батареи, скорее всего, сохранят свои позиции на рынке, а натриевые батареи станут дешевой и экологически чистой альтернативой для определенных приложений, согласно новому исследованию Focus, аналитической платформы искусственного интеллекта, которая прогнозирует технологические прорывы на основе глобальных патентных данных. Однако именно новые графеновые и двухионные батареи, вероятно, однажды действительно перевернут рынок.
Исследование предполагает, что графеновые батареи, в частности, появятся в начале-середине 2030-х годов, чтобы бросить вызов своим литиевым аналогам в борьбе за корону электромобилей, поскольку цена на производство графена резко упадет. Эта разработка обещает не только значительно улучшить производительность электромобилей, но и способствовать достижению целей по энергоэффективности и сокращению выбросов углекислого газа. «Если есть одна технология производства аккумуляторов, за которой стоит следить, то это графен», — говорит Ярд ван Инген, генеральный директор и соучредитель Focus.
Молодые претенденты
Focus анализирует текущее состояние химического состава аккумуляторов электромобилей и прогнозирует, какие из них будут доминировать в ближайшие годы. Используя подход, основанный на исследованиях Массачусетского технологического института, платформа Focus обрабатывает большие объемы глобальных патентных данных в режиме реального времени с использованием трех типов ИИ: большие языковые модели постоянно исследуют глобальные архивы патентных данных для технического поиска, оценки и сравнения. ; векторный поиск предоставляет информацию в режиме реального времени о глобальной ситуации в области инноваций и технологий; а многомерная регрессия предлагает прогнозную аналитику, определяя взаимосвязи между данными и реальными результатами. Focus рассчитывает «уровни технологической готовности» для зрелости аккумуляторных технологий и «уровень совершенствования технологий» для измерения увеличения производительности на доллар в год для аккумуляторов различных химических составов.
«По сути, для электромобилей все дело в том, чтобы найти золотую середину между плотностью энергии, безопасностью, стоимостью и устойчивостью», — говорит Кацпер Горски, руководитель производственного отдела Focus. «Каждый из этих химических процессов привносит что-то уникальное, и их развитие будет определять будущее электрической мобильности. Однако ключевой вопрос заключается в том, какие из них на самом деле развиваются быстро, а какие преувеличены?»
Компания Focus обнаружила, что все технологии литиевых аккумуляторов совершенствуются с одинаковой скоростью. Преобладающие в настоящее время химические соединения, литий-никель-марганец-кобальт и литий-железофосфат, улучшаются в годовом исчислении (в годовом исчислении) темпами 30% и 36% соответственно. Литий-серные батареи улучшаются на 30% в годовом исчислении, а кремниевые аноды — на 32%, а это означает, что эта пара вряд ли изменит рынок — по-настоящему прорывные технологии имеют скорость совершенствования, которая значительно и стабильно выше, чем у их конкурентов. Аналогичным образом, хотя о потенциале твердотельных литиевых батарей уже много написано, компания Focus обнаружила, что эта технология улучшается лишь на 31% в годовом исчислении, а это означает, что она также вряд ли подорвет позиции действующих игроков.
То же самое касается и натриевых батарей, которые так же разрекламированы, степень улучшения которых составляет 33%, что ставит их в пределах погрешности измерения литий-железо-фосфатных батарей. Ван Инген объясняет, что натриевые батареи имеют относительно умеренную плотность энергии, что ограничивает пробег, который они могут предложить электромобилям, не увеличивая при этом слишком большой вес автомобиля. Однако они имеют смысл для стационарного хранения, где вес не является ограничивающим фактором. «Поэтому, если все, что вам нужно, — это относительно дешевые батареи для нужд сети, то натриевые батареи имеют большой смысл», — говорит он. «Они могут работать даже с электромобилями более низкого класса – действительно дешевыми, серийными автомобилями, предназначенными для поездок на короткие расстояния. Это относительно быстро развивающаяся технология, но она не собирается полностью разрушить рынок».
Именно некоторые из наиболее зарождающихся химических элементов аккумуляторов вызывают наибольший интерес. Магниево-серные батареи улучшаются на 24.4% в годовом исчислении, магниево-ионные батареи — на 26%, нанопроволочные батареи — на 35%, а калий-ионные батареи — на 36%. Однако все это меркнет по сравнению с графеновыми батареями, которые улучшаются на целых 48.8% в годовом сопоставлении, или двухионными батареями, которые могут похвастаться темпом улучшения в 48.5% в годовом сопоставлении. «Поскольку скорость улучшения графеновых и двухионных батарей значительно и стабильно выше, чем у других химических элементов, их можно считать прорывными», — говорит ван Инген.
Тем не менее, в сопоставлении двух химических элементов Focus полагает, что графеновые батареи обладают более высоким потенциалом, поскольку исследования более развиты, а элемент более повсеместен. Эта технология предлагает огромный шаг вперед в производительности электромобилей, обещая высокую плотность энергии, увеличенный срок службы (количество циклов зарядки и разрядки, которые аккумулятор может выполнить до потери производительности) и быструю зарядку. Его главным недостатком в настоящее время является непомерно высокая стоимость, обусловленная невероятно дорогой ценой на производство графена.
«Графен — это действительно простой материал, полученный из любого источника углерода», — говорит ван Инген. «Базового материала действительно много, он повсюду, но способ превратить его в графен является ограничением. Современные методы производства слишком дороги».
Графеновые батареи: настоящий прорыв
Чтобы графеновые батареи изменили рынок электромобилей, стоимость производства графена должна значительно снизиться. Графен в настоящее время производится по цене около 200,000 200 долларов за тонну или XNUMX долларов за килограмм (кг). Трудно предсказать, насколько дешевым должно быть производство, прежде чем производители начнут использовать его в своих батареях, но Focus полагает, что это произойдет, когда графен станет сопоставим с литием.
Производство карбоната лития в настоящее время стоит около 16 долларов за кг, и аналитики полагают, что в 30 году он может упасть еще на 11% до 2024 долларов за кг. Метод прогнозирования Focus оценивает скорость улучшения производства графена в 36.5% в годовом сопоставлении. Итак, принимая текущую цену в 200 долларов за кг и целевую цену в 11 долларов за кг, Focus прогнозирует, что производство графена станет достаточно дешевым, чтобы этот материал смог проникнуть в химию аккумуляторов примерно к 2031 году.
По данным Focus, над технологией графеновых батарей в настоящее время работают около 300 организаций. Из десяти крупнейших компаний, которые лучше всего способны революционизировать рынок аккумуляторов с помощью графена, Focus считает Global Graphene Group лидером. Ее дочерняя компания Honeycomb Battery Company недавно объявила о знаковом сделке с Nubia Brand International, направленном на расширение производственных и исследовательских возможностей Honeycomb с упором на передовые технологии аккумуляторов для электромобилей.
Аналогичным образом, StoreDot, единственный стартап в первой десятке, добился впечатляющего прогресса в 2023 году. В 100 году компания планирует начать массовое производство своих аккумуляторных элементов «5in2024». Эти элементы рассчитаны на дальность действия не менее 100 миль. всего за пять минут зарядки. StoreDot заключила стратегические соглашения с такими компаниями, как Volvo Cars (Geely), VinFast и Flex|N|Gate. В начале 2024 года компания в сотрудничестве с компанией Volvo Cars Polestar разработала первую в мире десятиминутную демонстрацию зарядки электромобилей. Качество его аккумулятора было подтверждено после тестирования 15 ведущими мировыми производителями: оно не ухудшилось даже после 1,000 последовательных циклов «экстремально быстрой зарядки».
С другой стороны, Toray Industries была названа Focus как самый быстродействующий игрок (наименьшее время цикла). Компания добилась значительного прогресса в исследованиях графеновых батарей, разработав ультратонкий раствор дисперсии графена с превосходной текучестью, электрической и теплопроводностью, что особенно полезно для таких применений, как батареи и материалы для проводки. Таким образом, Toray способен создавать очень тонкий высококачественный графен из недорогих графитовых материалов. Эта технология, как утверждает Торей, обеспечивает на 50% лучшее время автономной работы, чем традиционные углеродные нанотрубки, используемые в качестве проводящих агентов.
«Забегая вперед, самым большим препятствием для графеновых батарей сейчас является поиск метода производства, который действительно может обеспечить это в больших масштабах», — заключает ван Инген. По мнению Focus, в этой области по-прежнему доминируют исследования, но в течение следующего десятилетия это выведет ее в реальный мир.
Источник из Просто автомобиль
Отказ от ответственности: информация, изложенная выше, предоставлена just-auto.com независимо от Chovm.com. Chovm.com не делает никаких заявлений и не дает никаких гарантий относительно качества и надежности продавца и продукции.
