[В будущем плотность энергии литиевых батарей может достичь 1,5–2-кратного превышения текущей, что означает, что батареи станут меньше.]
[Диапазон снижения стоимости литий-ионных аккумуляторов составляет максимум от 10% до 30%. Сложно снизить цену вдвое.]
От смартфонов до электромобилей технология аккумуляторов постепенно проникает во все аспекты жизни. Итак, в каком направлении будет развиваться будущая батарея и какие изменения она принесет обществу? Имея в виду эти вопросы, репортер First Financial в прошлом месяце взял интервью у Акиры Ёсино, японского ученого, который в этом году получил Нобелевскую премию по химии за литий-ионные батареи.
По мнению Ёсино, литий-ионные аккумуляторы по-прежнему будут доминировать в аккумуляторной отрасли в течение следующих 10 лет. Развитие новых технологий, таких как искусственный интеллект и Интернет вещей, внесет «немыслимые» изменения в перспективы применения литий-ионных аккумуляторов.
Невообразимые перемены
Когда Ёсино узнал о термине «портативный», он понял, что обществу нужна новая батарея. В 1983 году в Японии родилась первая в мире литиевая батарея. Ёсино Акира создал первый в мире прототип перезаряжаемой литий-ионной батареи и внесет выдающийся вклад в разработку литий-ионных батарей, которые в будущем будут широко использоваться в смартфонах и электромобилях.
В прошлом месяце Акира Ёсино сказал в эксклюзивном интервью финансовому журналисту № 1, что, узнав, что он получил Нобелевскую премию, он «не испытывает никаких настоящих чувств». «Полные интервью позже сделали меня очень занятым, и я не мог быть слишком счастлив», — сказал Акира Ёсино. «Но по мере того, как день получения наград в декабре приближается, реальность наград становится все сильнее».
За последние 30 лет 27 японских или японских ученых получили Нобелевскую премию по химии, но только двое из них, включая Акиру Ёсино, получили награды как корпоративные исследователи. «В Японии исследователи из научно-исследовательских институтов и университетов обычно получают награды, и лишь немногие корпоративные исследователи из отрасли получили награды». Акира Ёсино рассказал First Financial Journalist. Он также подчеркнул ожидания отрасли. Он считает, что в компании проводится много исследований Нобелевского уровня, но японская промышленность должна улучшить свое лидерство и эффективность.
Ёсино Акира считает, что развитие новых технологий, таких как искусственный интеллект и Интернет вещей, внесет «немыслимые» изменения в перспективы применения литий-ионных аккумуляторов. Например, развитие программного обеспечения ускорит процесс проектирования аккумуляторов и разработку новых материалов, а также может повлиять на использование аккумулятора, позволяя использовать его в наилучшей среде.
Ёсино Акира также очень обеспокоен вкладом своих исследований в решение проблем глобального изменения климата. Он рассказал First Financial Journalist, что был награжден по двум причинам. Первая — за вклад в развитие интеллектуального мобильного общества; вторая — за предоставление важного средства для защиты глобальной окружающей среды. «Вклад в защиту окружающей среды будет становиться все более и более очевидным в будущем. В то же время это также отличная возможность для бизнеса», — сказал Акира Ёсино финансовому репортеру.
Ёсино Акира во время лекции в Университете Мэйдзё в качестве профессора сообщил студентам, что, учитывая большие ожидания общественности относительно использования возобновляемых источников энергии и батарей в качестве меры противодействия глобальному потеплению, он представит собственную информацию, включая мысли по вопросам охраны окружающей среды.
Кто будет доминировать в аккумуляторной отрасли?
Развитие аккумуляторной технологии вызвало энергетическую революцию. От смартфонов до электромобилей аккумуляторная технология вездесуща, меняя каждый аспект жизни людей. Станет ли будущая батарея более мощной и дешевой, повлияет на каждого из нас.
В настоящее время отрасль стремится улучшить безопасность аккумулятора, одновременно увеличивая плотность энергии аккумулятора. Улучшение производительности аккумулятора также помогает решать проблему изменения климата за счет использования возобновляемой энергии.
По мнению Ёсино, литий-ионные аккумуляторы по-прежнему будут доминировать в аккумуляторной промышленности в течение следующих 10 лет, но развитие и рост новых технологий также продолжат укреплять оценку и перспективы отрасли. Ёсино Акира сказал First Business News, что плотность энергии литиевых аккумуляторов в будущем может достичь 1,5-2 раз по сравнению с текущей, что означает, что аккумулятор станет меньше. «Это уменьшает материал и, таким образом, снижает стоимость, но не будет существенного снижения стоимости материала». Он сказал: «Снижение стоимости литий-ионных аккумуляторов составляет максимум от 10% до 30%. Снизить цену вдвое сложнее».
Будут ли электронные устройства заряжаться быстрее в будущем? В ответ Акира Ёсино сказал, что мобильный телефон полностью заряжается за 5-10 минут, что было достигнуто в лабораторных условиях. Но быстрая зарядка требует высокого напряжения, что повлияет на срок службы батареи. Во многих ситуациях в реальности людям может не потребоваться особенно быстрая зарядка.
От ранних свинцово-кислотных аккумуляторов до никель-металлгидридных аккумуляторов, которые являются основой японских компаний, таких как Toyota, и литий-ионных аккумуляторов, используемых Tesla Roaster в 2008 году, традиционные жидкие литий-ионные аккумуляторы доминировали на рынке силовых аккумуляторов в течение десяти лет. В будущем противоречие между плотностью энергии и требованиями безопасности и традиционной технологией литий-ионных аккумуляторов станет все более заметным.
В ответ на эксперименты и продукцию твердотельных аккумуляторов от зарубежных компаний Акира Ёсино сказал: «Я думаю, что твердотельные аккумуляторы представляют собой будущее направление, и еще многое предстоит улучшить. Я надеюсь вскоре увидеть новый прогресс».
Он также сказал, что твердотельные батареи по технологии схожи с литий-ионными батареями. «Благодаря совершенствованию технологий скорость плавания литий-ионов может наконец достичь примерно 4-кратной текущей скорости», — сказал Акира Ёсино репортеру First Business News.
Твердотельные батареи — это литий-ионные батареи, в которых используются твердотельные электролиты. Поскольку твердотельные электролиты заменяют потенциально взрывоопасный органический электролит в традиционных литий-ионных батареях, это решает две основные проблемы высокой плотности энергии и высокой безопасности. Твердотельные электролиты используются при той же энергии. Батарея, которая заменяет электролит, имеет более высокую плотность энергии, в то же время имеет большую мощность и более длительное время использования, что является тенденцией развития следующего поколения литиевых батарей.
Но твердотельные батареи также сталкиваются с такими проблемами, как снижение затрат, повышение безопасности твердых электролитов и поддержание контакта между электродами и электролитами во время зарядки и разрядки. В настоящее время многие мировые гигантские автомобильные компании вкладывают значительные средства в НИОКР для твердотельных батарей. Например, Toyota разрабатывает твердотельную батарею, но ее стоимость не разглашается. Научно-исследовательские институты прогнозируют, что к 2030 году глобальный спрос на твердотельные батареи, как ожидается, приблизится к 500 ГВт-ч.
Профессор Уитингем, разделивший Нобелевскую премию с Акирой Ёсино, сказал, что твердотельные батареи могут стать первыми, которые будут использоваться в малой электронике, такой как смартфоны. «Потому что в применении крупномасштабных систем все еще есть большие проблемы», — сказал профессор Уитингем.
Время публикации: 16 декабря 2019 г.