Baterie półprzewodnikowe mogą zmienić zasady gry

Porsche Consulting zapewnia, że baterie półprzewodnikowe mają ogromny potencjał zastosowań i cech, które dają im przewagę nad obecnie stosowanymi bateriami li-ion. To również szansa dla Europejczyków na wyrównanie pozycji w starciu z niedoścignionym rynkiem azjatyckim.

Raport „The Race for Solid-State Batteries” został opracowany przez firmę konsultingową Porsche Consulting i opublikowany w „Porsche Consulting Magazine”. W dokumencie znalazły się opinie szeregu konsultantów ze świata nowoczesnych technologii produkcji baterii. Wspólnie zastanawiali się nad możliwościami rozwoju baterii półprzewodnikowych i rolą, jaką odegrają one w najbliższych latach.

Przed nami tylko wzrost

W raporcie czytamy, że do 2030 r. pojemność baterii w skali globalnej przekroczy 5,5 TWh. W tym wolumenie 2/3 ma być wykorzystane do produkcji samochodów osobowych. Szybkie tempo rozwoju oraz setki milionów euro, które do końca dekady wesprą budowę nowych gigafabryk baterii li-ion, mają spowodować, że do końca 2030 r. produkcja baterii wzrośnie 10-krotnie.

REKLAMA

Jednak baterie litowo-jonowe, których produkcja w najbliższych latach będzie tylko wrastać, mogą niebawem mieć poważnego konkurenta w postaci baterii półprzewodnikowych. Jak opisują autorzy raportu, technologia ta ma szereg zalet nad li-ion i po opracowaniu opłacalnego procesu produkcyjnego może zacząć wypierać ją na boczny tor.

Dalej i bezpieczniej

Należy zaznaczyć, że droga do komercjalizacji baterii półprzewodnikowych do poziomu, jaki dziś osiągnęły baterie litowo-jonowe, zajmie jeszcze wiele lat. Mimo to już dziś na podstawie badań laboratoryjnych i testów pilotażowych można stwierdzić, że ta technologia ma sporo zalet. Autorzy badania wymieniają głównie możliwość pokonania dłuższych dystansów, krótszy czas ładowania oraz większe bezpieczeństwo.

Wymienione zalety wynikają głównie z zastosowania stałego (zamiast płynnego) elektrolitu pełniącego funkcję separatora pomiędzy anodą a katodą. Technologia półprzewodnikowa mogłaby zaoferować znacznie większą gęstość energii, co oznaczałoby większą pojemność baterii przy niezmienionej objętości. Szacuje się, że bateria półprzewodnikowa mogłaby zaoferować realny zasięg na poziomie 750 km.

Warto podkreślić, że rozwój rynku baterii półprzewodnikowych jest o tyle ważny, że umożliwiłby Europejczykom wykrojenie swojego kawałka tortu na rynku e-mobility. Dotychczas powstające samochody elektryczne zasilane są bowiem głównie bateriami litowo-jonowymi azjatyckich koncernów, takich jak LG czy CATL. Obecnie największe zagłębie start-upów zajmujących się barterami półprzewodnikowymi znajduje się w USA.

REKLAMA

Lista zadań do wykonania

Na drodze do wdrożenia baterii półprzewodnikowych wciąż jednak czeka wiele problemów do rozwiązania. W raporcie sformułowano sześć głównych, a są nimi: ulepszanie właściwości produktu i materiału, przekształcenie procesu produkcji do większej skali, integracja nowych baterii z pojazdami, utworzenie solidnych łańcuchów dostaw, redukcja kosztów oraz finansowanie fazy rozwoju i skalowania.

Te bariery jednak nie odstraszają producentów przed poszukiwaniem rozwiązań. Szacuje się, że jeżeli wskazane problemy uda się rozwiązać, to wartość rynku przemysłowej produkcji baterii półprzewodnikowych do 2035 r. łącznie może przekroczyć 400 mld euro (blisko 2 bln zł).

Autorzy badania twierdzą, że baterie półprzewodnikowe będą wkraczać na rynek powoli. Na samym początku, z uwagi na wysokie koszty produkcji, będą wykorzystywane przy produkcji samochodów z sektora premium, który jest mniej podatny na fluktuację cen. Z czasem udział półprzewodnikowych baterii będzie się zwiększać, aby – według szacunków – stanowić źródło zasilania dla 5-15 proc. samochodów elektrycznych do końca 2035 r. Oznaczałoby to, że do tego czasu będziemy mieć około 35 mln pojazdów na drogach wyposażonych w tę technologię.

Czy li-ion odejdzie w niepamięć?

Byłoby ogromnym ryzkiem twierdzić, że baterie półprzewodnikowe wyprą technologię li-ion w najbliższych dekadach. Najwięksi gracze na rynku elektromobilności inwestują obecnie setki milionów euro w budowę gigafabryk baterii litowo-jonowych. Sektor ten według prognoz ma w kolejnych latach notować stały wzrost, a postęp elektryfikacji niemal wszystkich środków transportu, które korzystają obecnie głównie z baterii li-ion, postępuje dynamicznie. Dobrym przykładem jest dynamiczny rozwój sektora eTruck.

Warto dodać, że w raporcie znajdziemy informację, że obecne fabryki baterii litowo-jonowych nie będą mogły bezpośrednio przestawić się na produkcje półprzewodnikowych odpowiedników. Szacuje się, że jedynie około 40 proc. parku maszynowego nada się do nowych procesów produkcyjnych. Oprócz wymiany maszyn trzeba będzie wdrożyć nowe procesy produkcyjne i wyszkolić kadrę pracowników, która tę technologię zrozumie i będzie operować nowym parkiem maszynowym.