LG Energy Solution: массовые электромобили на твердотельных батареях появятся не скоро

Заявление LG Energy Solution — повод осторожнее относиться к каждому анонсу твердотельных батарей как к скорому прорыву для электромобилей. По оценке компании, компактные устройства — например, смартфоны и дроны — могут получить такую технологию примерно на десять лет раньше массовых электромобилей. Причина в том, что стабильный выпуск крупных аккумуляторных ячеек остается главным промышленным барьером. 114

Это не означает, что разработка остановилась. LG Energy Solution заявляла о планах коммерциализировать графитовые полностью твердотельные батареи для электромобилей в 2029 году, тогда как другие производители называют более ранние сроки для пилотного выпуска и демонстрационных образцов. 192526 Но между пилотной линией, ограниченной серией прототипов и надежным конкурентоспособным производством для автомобильного рынка — большая разница.

Почему масштабирование оказалось главным препятствием

В обычных литий-ионных батареях используется жидкий электролит. В твердотельных аккумуляторах его заменяет твердый материал. Такая конструкция потенциально может повысить энергетическую плотность и безопасность, однако хорошие результаты в лаборатории — лишь часть задачи.

Президент североамериканского подразделения LG Energy Solution Роберт Ли назвал ключевой проблемой именно крупносерийное производство. Маленькие элементы проще выпускать, и на одну ячейку требуется меньше материала. Автомобильные батареи, напротив, должны быть большими, производиться в огромных объемах и сохранять одинаковое качество на всех этапах процесса. 114

Поэтому твердотельная ячейка, успешно работающая в небольшом электронном устройстве, еще не означает готовность аккумуляторного блока для миллионов автомобилей. Для транспорта необходимо подтвердить стабильность характеристик, ресурс, безопасность и приемлемую себестоимость — а не только высокую энергетическую плотность.

Что показывает завод LG Energy Solution в Лансинге

Новый завод компании в Лансинге, штат Мичиган, хорошо показывает, на какой спрос LG Energy Solution рассчитывает в ближайшей перспективе. Площадка площадью 226 акров — около 91,5 гектара — потребовала инвестиций свыше 2 млрд долларов. После выхода на полную мощность предприятие должно выпускать более 35 ГВт·ч аккумуляторных ячеек в год. 37

Завод производит крупноформатные литий-железо-фосфатные ячейки, или LFP, для систем накопления энергии, а также никель-марганец-кобальтовые ячейки, или NMC, для электромобилей. Ожидается, что NMC-батареи будут использоваться в Toyota Highlander EV 2027 модельного года. 47

Речь идет о расширении производства обычных литий-ионных батарей, а не о немедленном переходе завода на твердотельную технологию. Это отражает коммерческую логику отрасли: компании наращивают выпуск решений, которые уже можно производить, пока новые типы ячеек проходят исследования, испытания и проверку на пилотных линиях.

У электромобилей есть и другие пути развития

LG Energy Solution и ее партнеры рассчитывают улучшать батареи постепенно — с помощью технологий, которые могут попасть в автомобили раньше твердотельных. General Motors и LG Energy Solution планируют начать в США коммерческий выпуск призматических ячеек с повышенным содержанием марганца, или LMR, с 2028 года. Предсерийное производство должно начаться раньше. Эти элементы предназначены для будущих электрических пикапов и полноразмерных внедорожников; для некоторых конфигураций заявлен запас хода свыше 400 миль, то есть более 640 км. 373940

В материалах LG Energy Solution по исследованиям и разработкам также указано, что коммерциализация натрий-ионных батарей запланирована на 2027 год. Натрий доступнее лития, а сама технология может предложить преимущества по стоимости, работе при высоких токах и низких температурах. Среди возможных применений компания называет системы накопления энергии и более доступные электромобили. 23

В совокупности эти проекты формируют не один «магистральный» путь, а целую дорожную карту: более дешевые LFP-элементы, энергоемкие NMC-батареи, марганецсодержащие составы и новые форматы могут улучшать электромобили без ожидания полной смены технологии на твердотельную.

Как понимать обещания конкурентов

Несколько китайских производителей батарей и автоконцернов объявили о планах начать в 2027 году пробное производство, дорожные испытания или демонстрацию автомобилей с твердотельными аккумуляторами. С такими сроками связывают CATL и BYD, а также Geely, Farasis Energy, CALB и Gotion High-Tech. 4142

Тайваньская ProLogium уже начала строительство гигафабрики твердотельных батарей в Дюнкерке на севере Франции. Дорожная карта компании предусматривает первоначальный этап производства и последующее расширение, поэтому проект станет важной проверкой того, удастся ли выпускать такие элементы стабильно и в существенно больших объемах. 43

Однако подобные заявления подтверждают активность разработок, но сами по себе не доказывают готовность к массовому рынку. Пилотная линия 2027 года может выпускать элементы для проверки и валидации, не показывая, способны ли те же составы обеспечить высокий выход годных изделий, низкую стоимость и автомобильную надежность при крупносерийном производстве.

Прототип — еще не серийный автомобиль

Автопроизводители уже используют экспериментальные программы для испытаний твердотельных и полутвердотельных элементов. Ячейки Factorial применялись в прототипе Mercedes-Benz EQS, а другие компании оценивают похожие технологии на демонстрационных автомобилях. 2153

Такие испытания важны: они показывают, как батарея ведет себя в реальных дорожных условиях. Но прототип нельзя автоматически приравнивать к серийной модели, доступной широкому кругу покупателей. До этого этапа нужно подтвердить долговечность, стабильность производства, надежность цепочек поставок и экономическую целесообразность для производителя и клиента.

Что это значит для рынка электромобилей

Наиболее обоснованная трактовка позиции LG Energy Solution такова: твердотельные батареи не обязательно далеки от всех сфер применения, но первыми они, вероятно, появятся в компактных или специализированных устройствах. В массовых электромобилях задача сложнее из-за размеров ячеек, объемов выпуска и более высокой цены производственной ошибки. 113

Некоторые компании могут начать ограниченную коммерциализацию или выпуск демонстрационных автомобилей еще до конца десятилетия. Собственная цель LG Energy Solution на 2029 год показывает, что компания продолжает работать над автомобильными твердотельными батареями. 1925 Но для большинства покупателей электромобилей во второй половине 2020-х годов более вероятным источником прогресса остаются улучшенные литий-ионные решения — прежде всего LFP, NMC и марганецсодержащие составы, — а не внезапная замена всех нынешних батарей.

Поэтому в будущих пресс-релизах стоит смотреть не только на обещанный год запуска. Важнее наличие данных о выходе годных крупных ячеек, ресурсе циклов, безопасности, себестоимости и подтвержденных заказах на массовую установку в автомобилях. Пока эти условия не продемонстрированы одновременно, «пилотное производство» следует считать инженерной вехой, а не доказательством готовности твердотельных электромобилей к широкому рынку.