CATL Wu Kai: A indústria de baterias deve acelerar a formação de "novas forças produtivas de qualidade"

No ano de 2023, quando há relativo excesso de capacidade e intensa competição, onde estão as novas oportunidades e crescimento para as empresas de baterias de energia? Esta é uma questão importante que as empresas de baterias de energia enfrentam. Ao examinar as reflexões e práticas de empresas líderes do setor, como CATL (Contemporary Amperex Technology Co., Limited), podemos aprender alguns métodos e experiências.

Recentemente, Wu Kai, o cientista-chefe da CATL, afirmou no Fórum Internacional sobre Ciência de Novas Energias e Eletrificação de Transporte que as baterias de energia da China já alcançaram a liderança global no estágio atual. Para manter essa liderança, as empresas precisam ter um consenso unificado e garantir o desenvolvimento sustentável da liderança e da indústria. Isso requer que as empresas de baterias de energia possuam "nova produtividade de qualidade".

O conceito de "nova produtividade de qualidade" requer que seja novo e de alta qualidade. A produtividade tradicional requer uma grande quantidade de entrada de recursos e geralmente consome muita energia. A nova produtividade de qualidade, sem dúvida, requer maior eficiência e qualidade. A pesquisa e o desenvolvimento de baterias de energia na nova indústria de energia envolvem materiais de alta tecnologia. Em primeiro lugar, a produção em larga escala é necessária para resultados eficazes. Em segundo lugar, há alta heterogeneidade. Essas características determinam que essa indústria precisa acelerar a formação de uma nova produtividade de qualidade.

Na opinião de Wu Kai, as baterias de energia têm grande potencial de aplicação nas áreas de terra, mar e transporte aéreo. Portanto, as empresas de baterias precisam melhorar a qualidade de sua produtividade para aproveitar essas oportunidades.

Que novas oportunidades traz a eletrificação abrangente?

Olhando para a aplicação no transporte terrestre, marítimo e aéreo, a eletrificação do transporte terrestre está "batendo no acelerador".

No campo de novos veículos de energia, existem duas forças motrizes. Em primeiro lugar, a taxa de penetração anual dos automóveis de passageiros está a aumentar significativamente, e o mercado mudou de política no passado para a actual fase impulsionada pelo mercado.

Em segundo lugar, os modelos de veículos eletrificados alcançaram cobertura abrangente em vários cenários, incluindo transporte rodoviário de passageiros, entrega urbana, transporte pesado e maquinário de construção. Inicialmente, o mercado de baterias foi dominado pela China, Japão e Coréia do Sul, mas a China gradualmente assumiu uma liderança substancial. Nos últimos meses, mesmo se excluirmos as baterias de energia do mercado chinês, o CATL ainda está na primeira posição no mercado externo.

O setor de transporte marítimo apertou o "botão iniciar". Embora existam mais de 35 milhões de navios em todo o mundo, apenas 586 deles são navios elétricos certificados. Nos últimos anos, assistimos a um aumento significativo nos embarques de baterias de lítio para uso marítimo. Por exemplo, navios elétricos estão presentes nos rios Yangtze e Pearl, e locais no exterior como Cingapura estão interessados em amostras de baterias de navios. Algumas instituições prevêem que até 2050, a demanda da China por baterias de lítio em navios elétricos ultrapassará 11 GWh.

A situação do espaço aéreo pode ser descrita como estando em modo de "espera". Recentemente, quatro ministérios lançaram em conjunto o "Esboço de Desenvolvimento da Indústria de Fabricação de Aviação Verde", delineando o caminho de desenvolvimento da indústria. No primeiro semestre deste ano, a CATL lançou uma nova bateria de estado sólido com uma densidade de energia de célula única de 500Wh/kg, alcançando uma alta proporção de desempenho e segurança da bateria. Esta bateria, com seu alto custo, é atualmente adequada para o campo de aviação. A empresa está colaborando no desenvolvimento de projetos de aeronaves elétricas civis. Os padrões e testes de aviação da empresa seguem as diretrizes da indústria. A primeira amostra foi entregue com sucesso, e a segunda está prevista para o final deste ano, mostrando resultados promissores em testes internos.

Em resumo, espera-se que a indústria de baterias de energia entre na era "TWh" este ano, ultrapassando as centenas de GWh dos anos anteriores para aproximadamente 1TWh. De acordo com várias previsões, a capacidade instalada das baterias de energia deve exceder 5TWh até 2030, indicando um potencial significativo para o mercado de eletrificação.

Como formar nova produtividade de qualidade?

A inovação é a chave; o fortalecimento das principais capacidades de inovação requer alto investimento, forte talento, foco em patentes e ampla colaboração.

Além disso, uma transição rápida para a digitalização e inteligência é crucial, especialmente na valiosa indústria de baterias. Por exemplo, as vastas combinações de materiais requirE modelos matemáticos para acelerar o processo de seleção a partir de milhões de materiais. Os algoritmos podem otimizar iterativamente e melhorar os resultados continuamente.

Qual é o fator decisivo na competição do próximo estágio para baterias de energia?

A pesquisa e o desenvolvimento de materiais serão o fator decisivo na próxima fase da competição de baterias de energia.

Em primeiro lugar, além dos materiais, simulações e modelagem são necessárias para a aplicação prática de materiais de eletrodos eletroquímicos positivos e negativos e células de bateria. O desenvolvimento anterior de produtos de bateria dependia de testes simples, como testes de abuso de segurança, vibração sob certas condições e testes de impacto-geralmente simulações estáticas de alguns parâmetros.

No entanto, cenários extremos do mundo real, como incêndios em veículos, são normalmente raros e multifatoriais, envolvendo vários elementos em vez de um único fator. Testes dinâmicos em todo o ciclo de vida da bateria, considerando os cenários de uso reais, são cruciais. A empresa projetou testes direcionados para vários problemas que os consumidores podem encontrar, como impactos na parte inferior do veículo durante a condução ou entrada de água durante chuva forte, em vez de um teste estático singular.

Em segundo lugar, o desenvolvimento da bateria não deve se limitar a um estágio de uso específico, mas deve considerar todo o ciclo de vida globalmente.

O objetivo é maximizar o valor da bateria, enfatizando a necessidade de fortalecer os esforços de reciclagem de baterias para benefícios ambientais e econômicos.

Em terceiro lugar, explorar a utilização incremental é essencial. A utilização incremental é valiosa no uso de veículos elétricos, semelhante a espremer cada gota de óleo. As empresas que produzem baterias de alta qualidade com apenas 20% de degradação podem utilizar os 80% restantes para fins adicionais. Esta abordagem maximiza o valor da bateria e reduz os custos.

A investigação e o desenvolvimento de uma nova produtividade de qualidade devem ser vigorosos. Embora os custos crescentes da bateria sejam mínimos, eles podem melhorar significativamente vários aspectos de desempenho. Por exemplo, um aumento de 5% no custo pode dobrar a vida útil da bateria, representando um valor substancial. Portanto, os esforços colaborativos dentro da indústria são cruciais para este empreendimento promissor.

Como a inovação da bateria se integra em várias indústrias?

As baterias estão se tornando uma unidade fundamental e de suporte no novo sistema de energia, necessitando de uma colaboração profunda em vários setores.

Por exemplo, a suplementação de energia é um aspecto crítico para os usuários, com um desejo de recursos rápidos e de supercarga semelhantes aos de reabastecimento. Outro método é a troca de bateria. Por que o CATL está promovendo ativamente a troca de bateria? Além dos benefícios da troca de bateria, ele aborda o problema de alto custo em veículos elétricos, principalmente atribuível ao alto custo das baterias. Ao permitir que os usuários alugem baterias em vez de comprá-las, uma economia significativa de custos pode ser alcançada. No entanto, a troca de baterias requer uma consideração cuidadosa e é essencial para a competitividade do mercado desse modelo de negócios. Enquanto a longevidade for abordada, este modelo de negócios tem um futuro brilhante.

A troca de bateria também traz um benefício adicional. Como mencionado anteriormente, a utilização incremental de baterias maximiza seu valor e, se as preocupações com a vida útil forem aliviadas por meio da troca de baterias, não há necessidade de aposentadoria. No modelo de negócios de troca de bateria, a utilização incremental não é um problema, pois a bateria está continuamente em uso, tornando-a uma direção de mercado altamente competitiva. Enquanto a longevidade for abordada, esse modelo de negócios tem um futuro promissor.

Qual é a necessidade da integração da bateria?

Por que o CATL está disposto a integrar sistemas de chassis inteligentes? O objetivo da empresa é desacoplar o chassi da parte superior do corpo, não apenas estruturalmente, mas também em termos de custo. A empresa visa encurtar o ciclo de desenvolvimento de fabricantes de veículos inteiros. Por exemplo, o desenvolvimento de um carro novo originalmente levou 3-4 anos, mas com este produto integrado, ele pode ser desenvolvido dentro de um ano.

Quais desafios permanecem para alcançar alta densidade de energia para baterias de energia?

Existem várias rotas para atingir a densidade de energia em baterias e podem coexistir sem conflito. Uma rota atualmente popular são as baterias de estado sólido, que oferecem alta densidade de energia. Por exemplo, o setor da aviação também emprega métodos semelhantes para atingir 500Wh/kg, e a CATL está trabalhando ativamente em pesquisa e desenvolvimento nesta área. A produção em massa pode ser possível entre 2027 e 2030.

No entanto, ainda existem desafios:

Em primeiro lugar, a questão dos dendritos de lítio. O crescimento deDendritos de lítio é um problema significativo, e um curto-circuito pode levar à falha. CATL desenvolveu tecnologia de aprimoramento de interface para tornar os dendritos de lítio relativamente uniformes, impedindo sua formação. A empresa alcançou bons resultados, permitindo que a densidade da bateria atinja 20 miliamperes-hora por centímetro quadrado sem formar dendritos de lítio.

Em segundo lugar, a questão da solidez. Como tudo é de estado sólido, os materiais das partículas podem se separar, aumentando a densidade. CATL desenvolveu tecnologia de rede de condução de fase dupla, aumentando significativamente a estabilidade da interface de estado sólido. De acordo com dados de laboratório, baterias de estado totalmente sólido podem atingir 6.000 ciclos em células pequenas. No entanto, quando as células são ampliadas, atualmente não é viável. No entanto, a empresa está gradualmente enfrentando esses desafios e está confiante em superá-los, continuamente fazendo avanços em novas tecnologias.