За последнее десятилетие литиевые аккумуляторы стали популярными благодаря своим выдающимся характеристикам в бытовых и промышленных приложениях. Высокая энергетическая плотность и отличные характеристики хранения электрической энергии этих аккумуляторов являются основными факторами их успеха. Высокая энергетическая плотность литиевых аккумуляторов означает, что они могут хранить больше энергии в меньшем объеме и с меньшим расходом материалов, что делает их популярным выбором для небольших, носимых и портативных продуктов.
Крупные игроки на мировом рынке литиевых аккумуляторов
Рыночная стоимость отрасли литиевых аккумуляторов составляет около 54,4 миллиарда долларов в 2023 году. Поскольку спрос на литиевые аккумуляторы растет, эксперты прогнозируют, что рынок будет стабильно расти среднегодовой темпом около 20,3% с 2024 по 2030 год. Автомобильная отрасль является основным потребителем литиевых аккумуляторов и имеет наибольший потенциал для развития. Благодаря улучшению характеристик литиевых аккумуляторов и снижению стоимости, регистрация электромобилей (ЭМ) по всему миру ожидается, что будет расти экспоненциально.
США лидируют на рынке, с ростом продаж электромобилей под воздействием благоприятных регуляций и большого количества частных операторов. К 2030 году ожидается, что 64% легковых автомобилей в США будут работать на литиевых аккумуляторах. Среди крупных компаний по производству литиевых аккумуляторов Albemarle Corporation (ALB) генерирует наибольшую прибыль и имеет рыночную капитализацию в размере 18,1 миллиарда долларов. Другие крупные игроки, такие как южнокорейская LG Energy Solutions, японский промышленный гигант Toshiba Corporation и Arcadium Lithium PLC, являются мировыми лидерами в развитии литиевых аккумуляторов.
Позиция Китая на мировом рынке литиевых аккумуляторов
Тем временем китайские производители аккумуляторов занимают ключевое положение на мировом рынке литиевых аккумуляторов. Обладая более чем десятилетним стартом, Китай не только лидирует в мире по производственной и запланированной мощности аккумуляторов, но и является крупнейшим в мире рынком электромобилей. Хотя прекращение государственных субсидий и экономические давления в начале 2023 года временно сдержали производство электромобилей, производители аккумуляторов остаются уверенными в долгосрочном развитии рынка, объявив о 247 гигаватт-часах (ГВт-ч) новой мощности аккумуляторов только в первом квартале 2023 года.
EVE Energy ожидается, что займет почти половину этой новой мощности и станет вторым по величине производителем аккумуляторов в Китае после CATL к 2030 году, с увеличением мощности почти на 500% с 2023 года. Позиции крупных игроков, таких как BYD, CALB Group и SVOLT Energy Technology, останутся неизменными в прогнозном периоде. Кроме того, компании, такие как Sunwoda Electronic, Chuneng New Energy и Funing Technology, к 2030 году будут иметь общий объем производства аккумуляторов более 100 ГВт-ч в Китае. Быстрые изменения в отрасли производства аккумуляторов в Китае означают, что к 2030 году могут появиться новые лидирующие компании.
Прогресс в технологии литиевых аккумуляторов и новые литиевые аккумуляторы
Прогресс в технологии литиевых аккумуляторов привел к появлению более эффективных и мощных продуктов. Новые литиевые аккумуляторы появляются каждый месяц, и в настоящее время рынок контролируют литий-железо-фосфатные (LFP) аккумуляторы. Китай является ведущим производителем LFP аккумуляторов, производя 95% установленных в почти всех легковых автомобилях (ЛА). В то же время формируется цепочка поставок для натрий-ионных аккумуляторов без лития, с более чем 100 гигаватт-часами (ГВт-ч) производственной мощности, в основном работающей или объявленной в Китае. Благодаря доминирующему положению в химии LFP аккумуляторов, китайская компания Contemporary Amperex Technology Co., Ltd. (CATL) производит большинство аккумуляторов для грузовиков. Прочность и более низкая стоимость LFP аккумуляторов делают их предпочтительным альтернативным вариантом для традиционных литий-ионных аккумуляторов.
Твердотельные литиевые аккумуляторы (ASSLBs) также становятся все более популярными из-за их повышенной безопасности. Большинство производителей используют сульфидные электролиты с высокой ионной проводимостью для достижения эффективных рабочих характеристик. Однако значительная электронная проводимость сульфидных электролитов (около 10^-8 S см^-1) способствует прямому осаждению дендритов лития в частицах электролита, что приводит к серьезным проблемам саморазряда.
Исследователи недавно представили стратегию электронного изоляции на границах зерен (GBEI), чтобы предотвратить передачу электронов через границы зерен (GBs). Этот подход позволяет Li-Li симметричным элементам проявить циклическую жизнь в 30 раз длиннее, чем у чистых сульфидных электролитов, и снизить скорость саморазряда полных элементов до трети от исходной. Li-LiCoO2 ASSBs сохраняют высокую емкость на уровне 80% после 650 циклов и поддерживают стабильную циклическую производительность более чем 2600 циклов при плотности тока 0,5 мА см-2.
Будущие инновации ожидаются в формировании будущего литиевых батарей, с интеграцией новых материалов, играющих важную роль в увеличении энергетической плотности и снижении себестоимости сырья, что позволит снизить стоимость элементов и батарейных блоков. Среди них новые химические составы электролитов являются наиболее важными. Эти формулы необходимы для разработки отрицательных и положительных активных материалов для литиевых батарей следующего поколения.
В области химии аккумуляторов химия лития-никеля-марганца-кобальта (NMC) стала лидером рынка благодаря своей превосходной энергетической емкости, особенно в плане дальности хода, что делает ее более привлекательной по сравнению с более дешевыми и безопасными аккумуляторами фосфата железа и лития (LFP). Хотя энергетическая плотность является ключевым фактором при выборе аккумулятора, использование технологии LFP в Китае не облагается патентными сборами до 2022 года, что также влияет на рыночное принятие технологии LFP.
Аккумуляторы NMC будут иметь глобальную долю рынка чуть более половины в 2023 году, и долю рынка почти 70% в Европе, и ожидается, что она вырастет до 77,2% к 2030 году. В отличие от этого, аккумуляторы LFP будут иметь долю рынка всего 5,2% в Европе в 2023 году и ожидается дальнейшее снижение до 0,5% к концу прогнозного периода. На американском рынке аккумуляторы LFP ожидается, что к 2030 году они займут долю рынка 20%, в то время как аккумуляторы NMC составят 50,2%, а варианты NMC-алюминий составят 15,3%.
Несмотря на ограниченные запасы критических минеральных ресурсов в Европе и Соединенных Штатах, рост доли рынка аккумуляторов NMC все равно значителен. Добыча кобальта и никеля, используемых в аккумуляторах NMC, сосредоточена в Демократической Республике Конго и Индонезии. В настоящее время большинство материалов перерабатываются в батарейные соединения и положительные электроды в Китае. Хотя Соединенные Штаты и Европейский союз приняли соответствующие законы для обеспечения безопасности поставок и переработки стратегических минералов, установление полной цепочки поставок от шахт до установок по переработке займет много времени.
