Пастка твердотільних батарей: чому патенти не дорівнюють перемозі

1

Китай вважає, що виграє у війні за патенти.
Але, мабуть, помиляється.

Офіційні попередження вказують на те, що, незважаючи на володіння величезною часткою в дослідницькому конвеєрі, Пекін ризикує бути обійденим у глобальній гонці за твердотілими акумуляторами. Стратегічний документ прямо говорить: технологія впирається у стіну індустріалізації, тоді як США, Європа, Японія та Південна Корея прискорюють розгортання мереж підтримки та патентних портфелів. Це гонка, де найбільша кількість наукових статей не гарантує найшвидшого автомобіля.

Гра цифр

Подивіться на обсяги.
Китай займає близько 35% світового ринку патентів на акумулятори. Частка його патентів на електроліти становить 39% у світі – це найвищий показник серед усіх країн. Вихід дослідницьких матеріалів б’є рекорди: з 21 статті у 2015 році до 562 до 2023 року. Такі інститути, як Китайська академія наук та Університет Цінхуа, заявляють про важливі прориви в інженерії твердих інтерфейсів, що є головним вузьким місцем, що стримує комерціалізацію.

“Єдиний домінуючий технічний підхід ще склався.”

Однак, якщо дивитися на якість, а не лише на кількість, Японія залишається головним гравцем, який визначає правила гри. На її частку припадає близько 37% технологічних заявок проти 30% Китаю. Розрив у концентрації елітних рішень величезний.

Корпоративна концентрація

Хто насправді тримає козирі?

Японські компанії домінують серед 30 найкращих глобальних інститутів, посівши 17 місць. У Китаю – 7, у Південної Кореї – 5, у Європі – всього 1.
А що щодо першої десятки?
У ній представлені лише японські чи південнокорейські компанії.

Toyota – це справжній кит у цьому ставку, що володіє майже 40% усіх патентів на твердотільні акумулятори у світі. Китайські гіганти, такі як CATL, BYD та SVOLT, діють швидко. Тільки у 2023 році вони подали понад 500 патентів, але кількість ще не перетворилася на статус елітного рівня. Чи достатньо простого обсягу, щоб подолати структурну перевагу конкурентів, що вкоренилася?

Від пілотних проектів до виробництва

Промисловість змінюється.
Ми переходимо від пілотної розробки до обмежених малосерійних випусків. Очікується, що раннє виробництво розпочнеться у 2027 році. Масове комерційне використання? Ймовірно, до 2030 року.

Китайські прототипи розсувають межі можливого. На одному з недавніх уявлень був продемонстрований акумулятор із щільністю енергії 451,5 Вт·ч/кг та можливістю зарядки за три хвилини. Компанія Ganfeng Lithium, за підтримки Changan, повідомляла про елемент, що пережив 1100 циклів при щільності 400 Вт·ч/кг, з метою досягнення 500 Вт·ч/кг для серійного виробництва у майбутньому. CATL модифікує фторвмісні літієві з’єднання для покращення термічної стабільності, а Gotion High-Tech спроектувала лінію потужністю 2 ГВт·год, де пілотна лінія потужністю 0,2 ГВт·год вже проходить випробування на транспортних засобах.

Мета — як запас ходу, а й надійність.

За межами автомобілів

Електромобілі, мабуть, залишаються основним застосуванням. Але карта використання розширюється: людиноподібні роботи, літаки eVTOL, споживча електроніка та системи накопичення енергії. Точних термінів розгортання поки що немає. Це попит, що формується, очікує високощільних енергосистем, які дійсно працюють.

Поточна структура ринку електромобілів у Китаї залишається жорсткою. CATL лідирує із встановленою потужністю 29,0 ГВт·год, що становить 47,2% ринку. BYD випливає з 10,5 ГВт · год (17,2%), а Gotion посіла третє місце з 4,0 ГВт · год. Декілька постачальників правлять цим ландшафтом.

Жорстка реальність

Існують три технічні шляхи: сульфідні, оксидні та полімерні системи.
Жодна з них не здобула перемогу. Кожна має компроміси у провідності, вартості, технологічності чи стабільності.

Ключові невирішені проблеми залишаються:
– Формування літієвих дендритів
– Механізми транспорту іонів
– Режими відмови акумуляторів
– Прогалини в інженерії інтерфейсів

У доповіді зазначається ще одна критична вразливість. Китайські компанії подають менше міжнародних патентів, ніж їхні японські чи південнокорейські колеги. Хоча китайські фірми домінують у національних подачах, їхня присутність за кордоном відстає у США, Європі та Південно-Східній Азії. Це дірка у броні.

Станом на кінець 2024 року перший національний стандарт Китаю для цих акумуляторів «Терміни та класифікація» знаходиться на етапі громадського обговорення. Він поділяє категорії на рідинні, гібридні та твердотільні.

Визначення дано. Фінішна характеристика не поставлена.