Новости

Jun 01, 2023

Повышение энергопотребления и снижение затрат благодаря инновациям в аккумуляторных элементах и ​​упаковочных материалах для электромобилей, прогноз IDTechEx

Более высокая энергия и более низкие затраты благодаря аккумуляторным элементам и упаковочным материалам электромобилей.

Увеличение энергопотребления и снижение затрат благодаря инновационным аккумуляторным элементам и материалам аккумуляторов для электромобилей, прогноз IDTechEx.

Электромобили (EV) создают потребности в материалах, которые сильно отличаются от тех, которые исторически типичны для рынков автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Учитывая продолжающиеся сбои в цепочках поставок и быстрое развитие аккумуляторных технологий, материалы, которые будут востребованы в ближайшие годы, будут значительно различаться.

IDTechEx только что выпустила новый отчет «Материалы для аккумуляторных элементов и блоков электромобилей на 2023–2033 годы», в котором подробно рассматривается химия аккумуляторов, плотность энергии и эволюция конструкции, чтобы определить рыночный спрос на 27 аккумуляторов в 2021–2033 годах. различные материалы на таких рынках, как электромобили, автобусы, грузовики, фургоны, двухколесные, трехколесные транспортные средства и микроавтомобили.

Несмотря на тенденцию к увеличению плотности энергии и меньшему использованию материалов на транспортное средство, благодаря быстро растущему рынку электромобилей спрос на материалы для аккумуляторов электромобилей вырастет более чем в 12 раз, при этом среднегодовой темп роста рыночной стоимости составит 26% в период с 2033 по 2021 год.

Материалы аккумуляторных элементов

Химия аккумуляторов продолжает развиваться. Конечная цель всегда заключалась в повышении плотности энергии, но другие факторы, такие как стоимость элементов и разнообразие цепочек поставок, создали спрос на альтернативные химические продукты, выходящие за рамки обычных NMC (никель-марганец-кобальт).

Химия NMC обеспечивает самую высокую плотность энергии, и для дальнейшего ее улучшения и предотвращения использования кобальта мы перешли на варианты с более высоким содержанием никеля, такие как NMC 811, по сравнению с предыдущим NMC 111/523. Кобальт является более дорогим материалом, и его запасы географически ограничены, а методы добычи сомнительны; Тенденция к более высокому содержанию никеля смягчает эти опасения, хотя и увеличивает спрос на никель.

Аккумуляторы, в которых используется химия LFP (литий-железо-фосфат), практически исчезли с рынка электромобилей в 2018–2019 годах из-за их более низкой плотности энергии, чем у NMC. Однако потребность в большем разнообразии поставок ячеек и возможности снижения затрат привела к резкому возрождению внедрения LFP, особенно в сегментах рынка нижнего и среднего уровня.

Снижение плотности энергии при использовании LFP было несколько компенсировано повышением эффективности упаковки. Более широкое внедрение LFP частично снижает спрос на такие материалы, как никель и кобальт.

Помимо химии катода, произошла также эволюция анода. Некоторые из них включают небольшое количество кремния в анод для улучшения плотности энергии, что приводит к снижению интенсивности графита в элементе. В будущем ожидается появление гораздо большего содержания кремния и увеличение интереса к анодам с преобладанием кремния.

Существует несколько других материалов, имеющих решающее значение для работы аккумуляторного элемента, таких как токоотводящая фольга, связующие и т. д. IDTechEx прогнозирует, что даже при увеличении плотности энергии годовой спрос на материалы, используемые в аккумуляторных элементах, увеличится в 9,4 раза.

Материалы аккумуляторной батареи

Увеличение плотности энергии аккумуляторных элементов важно, но конструкция блока в целом также является отличным способом повышения плотности энергии аккумуляторов. Рынок постепенно сокращает количество материалов, используемых для упаковки элементов, увеличивая соотношение веса и объема упаковки, приходящееся на элементы.

Шаговым изменением в этом отношении является внедрение конструкции «ячейка-пакет», в которой модульная природа устраняется в пользу упаковки всех ячеек непосредственно вместе. Несмотря на сокращение количества материалов, которое это вызывает, быстрый рост рынка электромобилей означает, что многие материалы, используемые в аккумуляторных батареях, будут пользоваться повышенным спросом.

Управление температурным режимом имеет решающее значение для поддержания оптимальной рабочей температуры элементов и требует таких компонентов, как охлаждающие пластины и шланги для охлаждающей жидкости. Материалы термоинтерфейса необходимы для облегчения теплопередачи между ячейками и охлаждающей структурой.

Для предотвращения распространения тепловых выбросов между элементами и за пределы аккумуляторной батареи необходимы пассивные противопожарные материалы. Интеграция этих материалов и компонентов терморегулирования становится проще, особенно с внедрением конструкции «ячейка-пакет», но останется критически важными эксплуатационными компонентами с растущим спросом.