Analyse du développement et de la montée en puissance des batteries à semi-conducteurs

Les professionnels du secteur ont souligné que le paysage concurrentiel des batteries de nouvelle génération, telles que les batteries à l'état solide, est loin d'être formé et qu'il existe encore de nouvelles opportunités de développement pour les différents acteurs du marché.

Avantages des piles à l'état solide

Les piles électriques ont connu plus de 100 ans d'histoire, des premières piles au plomb-acide aux piles au nickel-métal-hydrure, puis aux piles au lithium actuelles, qui ne sont développées à grande échelle que depuis plus de dix ans.

Ces dernières années, avec le développement rapide de l'industrie des véhicules à énergie nouvelle, l'industrie est devenue de plus en plus consciente des limites des batteries traditionnelles au lithium liquide. Par exemple, la limite supérieure de la densité énergétique est faible, ce qui ne permet pas d'éradiquer l'anxiété des consommateurs quant au kilométrage ; la qualité globale de la batterie est importante ; le fonctionnement à basse température n'est pas fluide, et il existe des risques de sécurité dans les environnements à haute température, etc. Par conséquent, la voix des batteries à semi-conducteurs se fait de plus en plus forte.

Du point de vue du principe de fonctionnement, les piles à l'état solide sont essentiellement les mêmes que les piles à liquide. La principale différence entre les deux réside dans la forme de l'électrolyte. La batterie au lithium actuelle comprend principalement quatre matériaux, à savoir le matériau de la cathode, le matériau de l'anode, l'électrolyte et le matériau de l'électrolyte. séparateur de piles au lithium.

L'électrolyte étant liquide, on parle de batterie liquide, alors que l'électrolyte d'une batterie à semi-conducteurs est solide et que le séparateur est omis. La raison pour laquelle les batteries à l'état solide sont considérées comme l'une des orientations des batteries de la prochaine génération est qu'elles évitent parfaitement, en théorie, tous les problèmes des batteries liquides.

● Premièrement, les batteries à semi-conducteurs ont une densité énergétique plus élevée.
● Deuxièmement, les batteries à semi-conducteurs sont plus sûres.
● En outre, la batterie à semi-conducteurs présente une plage de température plus large et une durée de cycle plus longue.

Les batteries à l'état solide doivent encore faire l'objet de recherches

Les entreprises concernées évoluent fréquemment dans le domaine des batteries d'alimentation. Il semble que le débouché des batteries à l'état solide se rapproche de plus en plus. En fait, les batteries à semi-conducteurs, en particulier les batteries à semi-conducteurs complets, sont encore incapables de quitter le laboratoire à ce stade, et le chemin vers une application à grande échelle est long et difficile.

Pour déterminer si une batterie peut être produite en masse, il existe principalement des indicateurs tels que la densité énergétique, le taux de charge et de décharge, le coût, la sécurité et la durée de vie. Les résultats de la recherche en laboratoire sur les piles électriques permettent généralement de réaliser une avancée majeure pour un ou plusieurs indicateurs à un certain stade, mais il est extrêmement difficile de parvenir à une production de masse uniquement si tous les indicateurs sont satisfaits en même temps.

En ce qui concerne l'état technique actuel des piles à l'état solide, les experts affirment qu'aucune entreprise n'a encore fait la démonstration d'une pile électrique à l'état solide de grande capacité présentant des performances globales et un coût comparables à ceux des piles au lithium liquide. Quand les piles à l'état solide sortiront-elles des laboratoires ? L'industrie s'efforce d'obtenir un atterrissage le plus rapide possible.

Toyota, qui détient le plus grand nombre de brevets pour la technologie des batteries à l'état solide, a retardé à plusieurs reprises le lancement de ces batteries. Elle prévoit de parvenir à une production de masse à petite échelle de batteries à électrolyte solide d'ici 2025, et à une production de masse stable de batteries à électrolyte solide d'ici 2030. D'après les déclarations des principaux constructeurs automobiles et fabricants de batteries, le délai de production de masse des batteries à électrolyte solide se situe en principe autour de 2030. Avec les progrès technologiques à venir, il reste à voir si les batteries à l'état solide pourront être produites en masse dès que possible.

La progression de la production de masse des batteries à l'état solide est imprévisible, et les batteries semi-solides, en tant que produit intermédiaire dans la transition des batteries liquides vers les batteries à l'état solide, deviennent le centre d'intérêt des entreprises concernées. Il convient de noter que les batteries semi-solides ne sont pas des innovations perturbatrices. Même si les batteries semi-solides sont commercialisées à grande échelle, elles n'auront pas un grand impact sur le système actuel des matériaux des batteries au lithium liquide.

La Chine doit accélérer le développement des batteries à l'état solide

Bien que la production de masse et l'application des batteries à l'état solide soient difficiles et longues, la chaîne industrielle chinoise devrait y prêter attention, car il s'agit de l'un des axes de recherche pour les batteries de la prochaine génération. Selon les exigences en vigueur, d'ici 2025 et 2030, la densité énergétique d'une batterie de puissance unique en Chine doit atteindre 400Wh/kg et 500Wh/kg respectivement, ce qui est évidemment au-delà de la capacité des batteries liquides.

À l'heure actuelle, la Chine dispose d'avantages concurrentiels évidents dans le domaine des batteries traditionnelles au lithium liquide, et les fabricants de batteries d'énergie, CATL et BYD en tête, occupent une position dominante dans le monde. Dans les conditions de concurrence actuelles de l'industrie des piles au lithium liquide, la Chine dispose d'avantages concurrentiels évidents. technologie des piles au lithiumL'Europe, les États-Unis, le Japon et la Corée du Sud ont compris qu'il était difficile de dépasser la Chine et placent donc leurs espoirs dans la prochaine génération de batteries, afin de changer de voie et de dépasser la Chine dans le domaine des batteries pour véhicules.

Depuis 2017, le Japon a mobilisé des efforts nationaux pour développer des batteries de nouvelle génération, et les batteries à l'état solide sont l'une des principales orientations. Les experts ont souligné que dans le domaine des batteries à l'état solide, le Japon a cinq ans d'avance sur la Chine. Le Japon dispose d'un vaste plan national et la répartition des tâches est également très détaillée. En Chine, la recherche et le développement des batteries à l'état solide en sont encore au stade de la fragmentation, et il n'existe pas de plan national complet pour les promouvoir.

Les experts de l'industrie estiment que la nouvelle génération de piles électriques, représentée par les piles à l'état solide, est un domaine de concurrence important pour l'avenir, et que la Chine devrait y accorder une attention suffisante. Bien entendu, les avantages du Japon en matière de R&D et de brevets ne signifient pas nécessairement la victoire du Japon dans le domaine des piles à l'état solide.

D'une part, la recherche chinoise sur les piles à l'état solide n'est pas en reste. Les professionnels ont souligné que la Chine est le premier pays au monde pour le nombre d'articles relatifs aux batteries à l'état solide publiés dans les revues scientifiques internationales. D'autre part, bien que le Japon soit en position de force dans le domaine de la recherche et du développement, la Chine, qui possède le plus grand marché mondial des véhicules à énergie nouvelle, devrait à l'avenir prendre le pas sur l'industrialisation des batteries à l'état solide.

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