Аналитики говорят, что эти меры призваны укрепить преимущество Китая в отрасли литиевых батарей и замедлить прогресс конкурентов. (SCMP)
Будущее войн зависит от тихой революции в энергетических технологиях, и Китай занял лидирующие позиции в этой смене парадигмы с новой тактикой: сочетая передовые исследования в области твердотельных батарей со стратегическим контролем за экспортом критически важных материалов и технологий для аккумуляторов, которые вступят в силу в следующем месяце.
Китай сообщил о ряде разработок в области технологии твердотельных аккумуляторов, подробно описанных в крупных исследовательских работах, опубликованных с прошлого месяца.
Эти достижения включают в себя технологии, которые увеличивают плотность энергии батарей до 600 ватт-часов на килограмм (Втч/кг) и позволяют батареям сохранять высокую емкость после многочисленных циклов заряда-разряда, при этом некоторые из них претендуют на потенциал для массового производства в течение следующих пяти лет.
Одновременно с этими событиями в прошлый четверг Министерство коммерции Китая и Главное таможенное управление объявили об экспортном контроле литиевых батарей и связанных с ними материалов.
Меры контроля, которые вступят в силу 8 ноября, распространяются на литий-ионные батареи с плотностью энергии не менее 300 Втч/кг, ключевое оборудование для производства аккумуляторов и критически важные материалы, включая определенные катодные и анодные материалы.
Аналитики предположили, что меры контроля были призваны закрепить преимущество Китая в отрасли литиевых батарей и замедлить прогресс конкурентов. Этот шаг также является ответом на растущее стратегическое значение высокопроизводительных батарей для военного использования.
Гражданские и военные пользователи имеют разные приоритеты в отношении производительности аккумуляторов. В то время как производители электромобилей уделяют основное внимание запасу хода и стоимости массового производства, военные пользователи отдают предпочтение плотности энергии, легкой конструкции, производительности при экстремальных температурах и превосходной безопасности — именно тем качествам, на которые распространяются новые меры экспортного контроля.
Помимо аккумуляторов для электромобилей и человекоподобных роботов, высокопроизводительные батареи стали важнейшим источником питания для военной техники. Новые типы оборудования, такие как электрические танки, беспилотные летательные аппараты и беспилотные подводные лодки, являются потенциальными областями применения твердотельных батарей.
Например, новый танк, представленный во время военного парада в честь Дня Победы в Китае в прошлом месяце, был оснащен гибридной электрической технологией, включая двигатель с увеличением запаса хода и возможность дизель-электрической коммутации, с максимальной скоростью 85 км/ч (53 миль в час).
Аналогичным образом, на выставке Defence Services Asia в Куала-Лумпуре (Малайзия) в мае прошлого года Китайская государственная судостроительная корпорация представила электрическую беспилотную подводную лодку отечественной разработки. Судно, оснащенное электрическим двигателем, может развивать максимальную скорость 12 узлов, погружаться на глубину до 300 метров (984 фута) и имеет дальность плавания 500 морских миль (926 км или 575 миль).
Традиционные литий-ионные аккумуляторы, которые используют жидкие электролиты для транспортировки ионов лития, несут риски утечки и испарения. В случае столкновения или короткого замыкания они могут подвергнуться опасной цепной реакции, при которой повышается температура, образуется газ и вспыхивает пожар.
Твердотельные аккумуляторы, в которых используется твердый электролит, предлагают решение этих проблем безопасности, заменяя легковоспламеняющиеся органические растворители. Такая конструкция также обеспечивает более высокую плотность энергии, что является ключевым преимуществом для аккумуляторов следующего поколения.
Но твердотельные батареи имеют свои технические препятствия. В традиционных твердотельных литиевых батареях граница раздела между литий-металлическим анодом и твердым электролитом подвержена образованию пустот, которые ухудшаются при циклировании. Это приводит к плохому контакту, выходу из строя интерфейса и быстрому снижению производительности, что представляет собой серьезную проблему для твердотельных металлических литиевых батарей.
Более ранние отраслевые подходы, такие как путь Toyota на основе сульфидов, включали в себя прикладывание значительного внешнего давления к батарее с помощью ограничивающего устройства для поддержания межфазного контакта и замедления образования дефектов.
Тем не менее, этот метод увеличивает объем и вес батареи и создает проблемы для коммерциализации. Согласно заявлению компании, Toyota планирует выпустить свой первый автомобиль, оснащенный полностью твердотельной батареей, в 2027 году.
Китайские исследовательские группы недавно предложили инновационные решения этой проблемы интерфейса.
Команда профессора Чжана Цяна из Университета Цинхуа разработала новый полимерный электролит, который значительно улучшает стабильность интерфейса. Мешочек с этим электролитом достиг впечатляющей плотности энергии 604 Втч/кг и прошел строгие испытания на безопасность, включая проникновение гвоздей и воздействие температур 120 градусов по Цельсию (248 градусов по Фаренгейту) в течение шести часов.
Еще один значительный вклад внес Институт физики Китайской академии наук. Это исследование превратило статическую контактную пленку в «динамический адаптивный интерфейс», который может восстанавливать сам себя. Ведущий исследователь Хуан Сюэцзе заявил, что эта технология может позволить производить батареи с плотностью энергии, превышающей 500 Втч/кг, и потенциально достичь массового производства в течение трех-пяти лет.
На прошлой неделе издание China Science Daily сообщило о складной твердотельной батарее, разработанной Институтом исследований металлов Китайской академии наук. Эта батарея, основанная на новом полимере, может выдержать более 20 000 повторяющихся циклов гибки, демонстрируя исключительную долговечность для потенциального использования в гибкой электронике.
Эти технологические достижения усиливают существенную роль Китая в глобальной цепочке поставок аккумуляторов. В настоящее время страна поставляет более 70 процентов материалов для аккумуляторов и более 60 процентов силовых батарей по всему миру.
Глобальный переход к новым источникам энергии требует масштабной поддержки со стороны модулей хранения энергии, а международный спрос на продукты для хранения энергии остается высоким.
В первой половине этого года аккумуляторные батареи сыграли жизненно важную роль в экспорте литиевых батарей из Китая. Китайские компании получили 199 заказов на хранение энергии за рубежом в течение этого периода, что на 220 процентов больше, чем в прошлом году, с общим объемом более 160 гигаватт-часов (ГВтч), в основном распределенных по Ближнему Востоку, Канаде и Европе.
Несмотря на новые меры контроля, некоторые игроки отрасли считают, что краткосрочное влияние будет ограниченным, поскольку ограничения конкретно нацелены на батареи с очень высокой плотностью энергии, которые в настоящее время составляют очень небольшую часть от общего объема экспорта. Для экспортных заявок, которые соответствуют требованиям и нормативным актам, таможенные органы выдадут одобрение после рассмотрения.
Чжан Тун
(в пересказе)
