Problem „starzenia się” jest właściwie wszechobecny. Teraz kolej na sektor baterii.
„W ciągu najbliższych ośmiu lat wygasną gwarancje wielu akumulatorów pojazdów elektrycznych, dlatego pilnie trzeba rozwiązać problem żywotności akumulatorów”. Li Bin, prezes i dyrektor generalny NIO, wielokrotnie ostrzegał, że jeśli nie uda się odpowiednio rozwiązać tego problemu, w przyszłości trzeba będzie ponieść ogromne koszty związane z rozwiązywaniem kolejnych problemów.
Ten rok jest wyjątkowy dla rynku akumulatorów elektrycznych. W 2016 roku mój kraj wprowadził 8-letnią lub 120 000-kilometrową gwarancję na akumulatory nowych pojazdów energetycznych. Obecnie akumulatory nowych pojazdów energetycznych zakupionych w pierwszym roku obowiązywania gwarancji zbliżają się do końca okresu gwarancyjnego lub go osiągają. Dane pokazują, że w ciągu najbliższych ośmiu lat ponad 19 milionów nowych pojazdów energetycznych stopniowo wejdzie w cykl wymiany akumulatorów.
Dla firm motoryzacyjnych, które chcą zająć się produkcją akumulatorów, jest to rynek, którego nie mogą przegapić.
W 1995 roku z linii montażowej mojego kraju zjechał pierwszy pojazd napędzany energią odnawialną – w pełni elektryczny autobus o nazwie „Yuanwang”. W ciągu ostatnich 20 lat od tego czasu przemysł pojazdów napędzanych energią odnawialną w moim kraju rozwijał się powoli.
Ze względu na zbyt niski poziom hałasu i fakt, że użytkownicy korzystają głównie z pojazdów, nie mogli jeszcze korzystać z ujednoliconych krajowych standardów gwarancji dla „serca” pojazdów elektrycznych – akumulatora. Niektóre prowincje, miasta i producenci samochodów również opracowali standardy gwarancji na akumulatory, z których większość obejmuje gwarancję 5 lat lub 100 000 kilometrów, ale ich moc wiążąca jest słaba.
Dopiero w 2015 roku roczna sprzedaż pojazdów o nowych źródłach energii w moim kraju zaczęła przekraczać 300 000, stając się nową siłą, której nie można ignorować. Ponadto państwo zapewnia „prawdziwe” środki finansowe, takie jak dotacje do nowych źródeł energii i zwolnienie z podatku od zakupu, aby promować rozwój nowych źródeł energii, a firmy motoryzacyjne i społeczeństwo również ze sobą współpracują.
W 2016 roku wprowadzono krajowy standard gwarancji na akumulatory. Okres gwarancji wynoszący 8 lat lub 120 000 kilometrów jest znacznie dłuższy niż 3 lata lub 60 000 kilometrów na silnik. W odpowiedzi na tę politykę i mając na uwadze rozwój sprzedaży nowych pojazdów, niektórzy producenci samochodów wydłużyli okres gwarancji do 240 000 kilometrów, a nawet dożywotnią. To tak, jakby dać konsumentom, którzy chcą kupić nowe pojazdy z napędem elektrycznym, „pewność”.
Od tego czasu rynek nowych pojazdów energetycznych w moim kraju wszedł w fazę dwukrotnego wzrostu, a sprzedaż przekroczyła po raz pierwszy milion pojazdów w 2018 roku. W ubiegłym roku łączna liczba nowych pojazdów energetycznych z ośmioletnią gwarancją osiągnęła 19,5 miliona, co stanowi 60-krotny wzrost w porównaniu z siedmioma latami wcześniej.
W związku z tym, w latach 2025–2032 liczba nowych pojazdów z wygasłą gwarancją na akumulator będzie rosła z roku na rok, z początkowych 320 000 do 7,33 miliona. Li Bin zwrócił uwagę, że od przyszłego roku użytkownicy będą musieli zmierzyć się z problemami takimi jak wygasające gwarancje na akumulatory, „różna żywotność akumulatorów samochodowych” oraz wysokie koszty wymiany akumulatorów.
Zjawisko to będzie bardziej widoczne we wczesnych partiach pojazdów o nowych źródłach energii. W tamtym czasie technologia akumulatorów, procesy produkcyjne i serwis posprzedażowy nie były wystarczająco rozwinięte, co skutkowało niską stabilnością produktu. Około 2017 roku doniesienia o pożarach akumulatorów pojawiały się jeden po drugim. Kwestia bezpieczeństwa akumulatorów stała się gorącym tematem w branży i wpłynęła również na zaufanie konsumentów do zakupu nowych pojazdów energetycznych.
Obecnie w branży powszechnie uważa się, że żywotność akumulatora wynosi zazwyczaj około 3-5 lat, a okres eksploatacji samochodu zazwyczaj przekracza 5 lat. Akumulator jest najdroższym elementem pojazdu zasilanego nową energią elektryczną, stanowiąc zazwyczaj około 30% całkowitego kosztu pojazdu.
NIO udostępnia informacje o kosztach posprzedażowych akumulatorów zamiennych do niektórych pojazdów z napędem elektrycznym. Na przykład, pojemność akumulatora w modelu elektrycznym o nazwie kodowej „A” wynosi 96,1 kWh, a koszt wymiany akumulatora sięga 233 000 juanów. W przypadku dwóch modeli o zwiększonym zasięgu i pojemności akumulatora około 40 kWh, koszt wymiany akumulatora przekracza 80 000 juanów. Nawet w przypadku modeli hybrydowych o pojemności elektrycznej nieprzekraczającej 30 kWh, koszt wymiany akumulatora wynosi blisko 60 000 juanów.
„Niektóre modele zaprzyjaźnionych producentów przejechały milion kilometrów, ale trzy akumulatory uległy uszkodzeniu” – powiedział Li Bin. Koszt wymiany trzech akumulatorów przekroczył cenę samego samochodu.
Jeśli koszt wymiany akumulatora przeliczymy na 60 000 juanów, to 19,5 miliona nowych pojazdów elektrycznych, których gwarancja na akumulator wygaśnie za osiem lat, stworzy nowy rynek wart bilion dolarów. Skorzystają na tym wszyscy – od firm zajmujących się wydobyciem litu w górnym i dolnym biegu łańcucha dostaw, przez firmy produkujące akumulatory energetyczne w środkowym i dolnym biegu łańcucha dostaw, po firmy zajmujące się pojazdami oraz dealerzy posprzedażni.
Jeśli firmy chcą zgarnąć większy kawałek tortu, muszą ze sobą konkurować, aby stworzyć nową baterię, która lepiej podbije „serca” konsumentów.
W ciągu najbliższych ośmiu lat do cyklu wymiany wejdzie prawie 20 milionów akumulatorów samochodowych. Firmy produkujące akumulatory i producenci samochodów chcą przejąć ten „biznes”.
Podobnie jak w przypadku zróżnicowanego podejścia do rozwoju nowej energii, wiele firm deklaruje również, że technologia baterii wykorzystuje układy wieloliniowe, takie jak litowo-żelazowo-fosforanowe, litowo-trójskładnikowe, litowo-żelazowo-manganowo-fosforanowe, półstałe i całkowicie stałe. Na obecnym etapie dominują baterie litowo-żelazowo-fosforanowe i litowo-trójskładnikowe, stanowiące prawie 99% całkowitej produkcji.
Obecnie obowiązująca krajowa norma branżowa tłumienia akumulatorów nie może przekraczać 20% w okresie gwarancyjnym, a tłumienie pojemności musi wynosić 80% po 1000 pełnych cyklach ładowania i rozładowania.
Jednak w praktyce spełnienie tego wymogu jest trudne ze względu na wpływ ładowania i rozładowywania w niskich i wysokich temperaturach. Dane pokazują, że obecnie większość akumulatorów ma zaledwie 70% żywotności w okresie gwarancyjnym. Gdy żywotność akumulatora spadnie poniżej 70%, jego wydajność znacznie spadnie, co znacząco wpłynie na komfort użytkowania i bezpieczeństwo.
Według Weilai, spadek żywotności baterii jest związany głównie z nawykami użytkowania samochodów przez właścicieli oraz metodami „przechowywania samochodów”, z których „przechowywanie” stanowi 85%. Niektórzy specjaliści zauważyli, że wielu nowych użytkowników energii jest obecnie przyzwyczajonych do szybkiego ładowania w celu uzupełnienia energii, ale częste korzystanie z szybkiego ładowania przyspiesza starzenie się baterii i skraca jej żywotność.
Li Bin uważa, że rok 2024 jest bardzo ważnym punktem zwrotnym. „Konieczne jest opracowanie lepszego planu żywotności baterii dla użytkowników, całej branży, a nawet całego społeczeństwa”.
Jeśli chodzi o obecny rozwój technologii baterii, bardziej odpowiednie dla rynku są rozwiązania oparte na bateriach o długiej żywotności. Tak zwana bateria o długiej żywotności, znana również jako „bateria beztłumiąca”, opiera się na istniejących bateriach ciekłych (głównie trójskładnikowych bateriach litowych i bateriach litowo-węglanowych) z nanotechnologicznymi ulepszeniami materiałów elektrod dodatnich i ujemnych, które opóźniają degradację baterii. Oznacza to, że do materiału elektrody dodatniej dodaje się „środek uzupełniający lit”, a do materiału elektrody ujemnej domieszkuje się krzemem.
Termin branżowy to „domieszkowanie krzemem i uzupełnianie litu”. Niektórzy analitycy twierdzą, że podczas ładowania nowej energii, zwłaszcza przy częstym stosowaniu szybkiego ładowania, następuje „absorpcja litu”, czyli utrata litu. Uzupełnianie litu może wydłużyć żywotność baterii, podczas gdy domieszkowanie krzemem może skrócić czas szybkiego ładowania.
W rzeczywistości firmy z branży energetyki ciężko pracują nad poprawą żywotności baterii. 14 marca NIO opublikowało swoją strategię dotyczącą akumulatorów o długiej żywotności. Na spotkaniu NIO poinformowało, że opracowany przez nie system akumulatorów o ultrawysokiej gęstości energii 150 kWh charakteryzuje się gęstością energii przekraczającą 50% przy zachowaniu tej samej objętości. W zeszłym roku Weilai ET7 został wyposażony w akumulator o temperaturze 150 stopni Celsjusza w celu przeprowadzenia testów, a żywotność akumulatora CLTC przekroczyła 1000 kilometrów.
Ponadto firma NIO opracowała również system baterii termodyfuzyjnych CTP o pojemności 100 kWh z miękkim wypełnieniem oraz hybrydowy system baterii litowo-żelazowych o pojemności 75 kWh. Opracowane duże, cylindryczne ogniwo o maksymalnej rezystancji wewnętrznej 1,6 milioma ma możliwość ładowania prądem 5C i pozwala na przejechanie do 255 km po 5-minutowym ładowaniu.
Firma NIO poinformowała, że biorąc pod uwagę długi cykl wymiany baterii, żywotność baterii może utrzymać 80% sprawności po 12 latach, co jest wynikiem wyższym niż średnia branżowa wynosząca 70% sprawności w ciągu 8 lat. Obecnie NIO współpracuje z CATL, aby wspólnie rozwijać baterie o długiej żywotności, dążąc do osiągnięcia poziomu sprawności nie niższego niż 85% po 15 latach od zakończenia okresu eksploatacji baterii.
Wcześniej, w 2020 roku, CATL ogłosiło opracowanie „akumulatora o zerowym tłumieniu”, który może osiągnąć zerowe tłumienie w ciągu 1500 cykli. Według osób zaznajomionych ze sprawą, akumulator ten był już wykorzystywany w projektach CATL w zakresie magazynowania energii, ale jak dotąd nie pojawiły się żadne nowe informacje na temat nowych pojazdów osobowych zasilanych energią elektryczną.
W tym okresie CATL i Zhiji Automobile wspólnie zbudowały baterie zasilające w technologii „domieszkowanego krzemem i uzupełnionego litem”. Twierdzą, że mogą one osiągnąć zerowe tłumienie i „nigdy nie dojdzie do samozapłonu” przez 200 000 kilometrów, a maksymalna gęstość energetyczna rdzenia baterii może osiągnąć 300 Wh/kg.
Popularyzacja i promocja akumulatorów o długiej żywotności ma istotne znaczenie dla producentów samochodów, nowych użytkowników energii, a nawet całego przemysłu.
Przede wszystkim, dla firm samochodowych i producentów akumulatorów, zwiększa to kartę przetargową w walce o ustalenie standardu dla akumulatorów. Ten, kto jako pierwszy opracuje lub wdroży akumulatory o długiej żywotności, będzie miał większy wpływ i szybciej zdobędzie więcej rynków. Szczególnie firmy zainteresowane rynkiem wymiany akumulatorów są jeszcze bardziej chętne.
Jak wszyscy wiemy, w moim kraju na tym etapie nie opracowano jeszcze jednolitego standardu modułowego dla baterii. Obecnie technologia wymiany baterii jest pionierskim obszarem badań w zakresie standaryzacji akumulatorów. Xin Guobin, wiceminister w Ministerstwie Przemysłu i Technologii Informacyjnych, jasno zapowiedział w czerwcu ubiegłego roku, że przeanalizuje i opracuje system standaryzacji technologii wymiany baterii oraz będzie promował ujednolicenie rozmiaru baterii, interfejsu wymiany baterii, protokołów komunikacyjnych i innych standardów. To nie tylko sprzyja wymienności i wszechstronności baterii, ale także pomaga obniżyć koszty produkcji i poprawić jej wydajność.
Przedsiębiorstwa aspirujące do miana lidera na rynku wymiany akumulatorów przyspieszają swoje działania. Biorąc za przykład NIO, w oparciu o obsługę i harmonogramowanie dużych zbiorów danych dotyczących akumulatorów, NIO wydłużyło cykl życia i zwiększyło wartość akumulatorów w istniejącym systemie. Daje to możliwość dostosowania cen usług wynajmu akumulatorów BaaS. W nowej usłudze wynajmu akumulatorów BaaS standardowa cena wynajmu zestawu akumulatorów została obniżona z 980 juanów do 728 juanów miesięcznie, a cena za zestaw akumulatorów o przedłużonej żywotności została obniżona z 1680 juanów do 1128 juanów miesięcznie.
Niektórzy uważają, że budowanie współpracy w zakresie wymiany władzy między partnerami jest zgodne z wytycznymi polityki.
NIO jest liderem w dziedzinie wymiany akumulatorów. W zeszłym roku firma Weilai weszła w skład krajowego standardu wymiany akumulatorów „wybierz jeden z czterech”. Obecnie NIO zbudowało i obsługuje ponad 2300 stacji wymiany akumulatorów na rynku globalnym, przyciągając do swojej sieci producentów samochodów takich jak Changan, Geely, JAC, Chery i inne. Według doniesień, stacja wymiany akumulatorów NIO dokonuje średnio 70 000 wymian akumulatorów dziennie, a do marca tego roku użytkownicy dokonali 40 milionów wymian.
Wprowadzenie przez NIO baterii o długiej żywotności tak szybko, jak to możliwe, może pomóc firmie ustabilizować pozycję na rynku wymiany baterii, a także zwiększyć jej znaczenie jako lidera w tej dziedzinie. Jednocześnie popularność baterii o długiej żywotności pomoże markom zwiększyć oferowane przez nie premie. Według informatora: „Baterie o długiej żywotności są obecnie stosowane głównie w produktach z wyższej półki”.
Jeśli akumulatory o długiej żywotności będą produkowane masowo i montowane w samochodach, konsumenci zazwyczaj nie będą musieli płacić za wymianę akumulatora w okresie gwarancyjnym, co pozwoli im cieszyć się „taką samą żywotnością samochodu i akumulatora”. Można to również uznać za pośrednie obniżenie kosztów wymiany akumulatora.
Chociaż w instrukcji gwarancyjnej dla pojazdów z nowym napędem elektrycznym podkreślono, że akumulator można bezpłatnie wymienić w okresie gwarancyjnym, osoba zaznajomiona ze sprawą stwierdziła, że bezpłatna wymiana akumulatora podlega pewnym warunkom. „W rzeczywistości bezpłatna wymiana jest rzadko oferowana, a wymiana jest odmawiana z różnych powodów”. Na przykład, pewna marka wymienia zakres nieobjęty gwarancją, a jednym z nich jest „użytkowanie pojazdu”. Podczas tego procesu stopień rozładowania akumulatora jest o 80% wyższy niż jego pojemność znamionowa.
Z tego punktu widzenia, baterie o długiej żywotności to obecnie dochodowy biznes. Jednak kiedy zostaną spopularyzowane na szeroką skalę, czas nie jest jeszcze przesądzony. W końcu każdy może mówić o teorii technologii uzupełniania litu domieszkowanego krzemem, ale wciąż wymaga ona weryfikacji procesu i testów na pokładzie przed wprowadzeniem do użytku komercyjnego. „Cykl rozwoju technologii baterii pierwszej generacji zajmie co najmniej dwa lata” – powiedział ekspert branżowy.
Czas publikacji: 13 kwietnia 2024 r.