Los materiales de las baterías podrían equilibrar la oferta y la demanda en dos o tres años

"La escasez de chips, el aumento del precio de las baterías y la dificultad para cargarlas" se han convertido en un tema candente y un reto realista para TOP 10 fabricantes de baterías para vehículos especiales en China e incluso en el mundo a principios de 2022. ¿Cuándo mejorará esta situación?

El 26 de marzo, Ouyang Minggao, vicepresidente de la Asociación de los 100 Vehículos Eléctricos de China y académico de la Academia China de Ciencias, pronunció un discurso en el Foro de los 100.

Trató una serie de temas clave de la industria, como las expectativas de ventas de vehículos de nueva energía, el aumento de los precios y la capacidad de producción de baterías, la evolución de la hoja de ruta tecnológica de las baterías y las normas objetivo, y la construcción de sistemas de carga ideales.

Predice que, en dos o tres años, materias primas como el carbonato de litio podrían restablecer un equilibrio completo entre oferta y demanda. En 2025, la capacidad de producción de baterías eléctricas de China puede alcanzar los 3.000 GWh, mientras que se espera que los envíos de baterías alcancen los 1.200 GWh en 2025. Habrá un importante exceso de capacidad.

Además, también afirmó que el suministro de recursos minerales originales y de recursos reciclados alcanzará un nivel considerable en torno a 2050; en cuanto a la evolución de la tecnología de las baterías de potencia, el objetivo de industrialización de la densidad energética de las baterías en 2025 es de 350 Wh/kg, y el objetivo en 2030 es alcanzar los 400 Wh/kg, el objetivo para 2035 es de 500 Wh/kg.

El objetivo de vida útil de los ciclos es de 10.000 veces, y se espera alcanzar tanto el fosfato de hierro y litio como el ternario; se espera presentar para su aprobación en el tercer trimestre el estándar de carga Chaoji, que puede soportar la carga rápida de alta potencia; con el aumento del número de vehículos eléctricos, la electricidad que puede participar en la regulación de picos de la red eléctrica y la regulación de frecuencia y potencia son muy impresionantes;

Se prevé que las emisiones totales de carbono de los turismos alcancen su punto máximo antes de lo previsto en 2030. El volumen de ventas de vehículos de nueva energía será básicamente el mismo que el de los vehículos de combustible en torno a 2030.

Se espera que los materiales de las baterías restablezcan el equilibrio entre oferta y demanda en dos o tres años

Ouyang Minggao cree que la razón del aumento del precio de los materiales para baterías este año es que, por un lado, ha aumentado la demanda de vehículos completos, y se espera que aumente la de baterías, (lo que ha provocado) que las empresas amplíen la capacidad de producción y aumenten las reservas;

Por otro lado, otra razón del impacto es el retraso en el suministro, ya que el ciclo de producción típico de carbonato de litio a partir de mineral es de 3-5 años, y el de extracción de litio a partir de salmuera es más largo.

Desde la perspectiva de la oferta, las reservas económicas recuperables de recursos mundiales de litio aumentaron en 400% de 2005 a 2010, y ahora las reservas económicas recuperables mundiales son de 22 millones de toneladas, que pueden instalarse en 2.270 millones de vehículos (tomando como ejemplo la batería NCM811, puede producir 227TWh de batería de potencia, 100 kWh de batería por vehículo). Y las nuevas exploraciones y reservas recuperables siguen aumentando.

Desde el punto de vista de la demanda, el aumento de la demanda provocado por las reservas de inventario de pánico es temporal. Con la mejora de la capacidad de suministro de carbonato de litio, volverá gradualmente al lado de la demanda básica. Se espera que el pleno equilibrio entre la oferta y la demanda se restablezca al cabo de dos o tres años.

Se prevé un exceso de capacidad de baterías en 2025

Según las previsiones de información sobre inversiones del sector, la capacidad de producción de baterías de China podría alcanzar los 1.500 millones de kWh (1.500 GWh) en 2023, los 3.000 millones de kWh (3.000 GWh) en 2025, y se espera que los envíos de baterías alcancen los 1.200 GWh en 2025.

Entre el setenta y el ochenta por ciento de ellos se utilizarán en el mercado chino, y entre el veinte y el treinta por ciento se exportarán a mercados de ultramar.

Se calcula que en 2025 habrá un exceso de capacidad de las baterías.

Después de 2030, el reciclado de pilas formará una escala

Se estima que habrá 125 millones de kWh de reciclaje en 2025, y el reciclaje de material de baterías formará una gran escala después de 2030; alrededor de 2050, el suministro de recursos minerales originales y recursos reciclados alcanzará un nivel considerable;

A largo plazo, los recursos reciclados irán sustituyendo progresivamente y por completo la demanda de recursos originales.

2025-2035 de los sistemas líquidos a las baterías de estado sólido

En cuanto a la evolución de la tecnología de las baterías de energía, Ouyang Minggao también hizo predicciones.

El objetivo de industrialización de la densidad energética de las baterías en 2025 es de 350 Wh/kg (actualmente es inferior a 300 Wh/kg). Esta etapa sigue siendo un sistema de electrolito líquido, que incluye principalmente baterías convencionales. batería de iones de litio materiales, materiales híbridos sólido-líquido y sistemas de materiales líquidos para baterías, como los iones de sodio y los futuros iones de potasio.

El objetivo en 2030 es alcanzar los 400 Wh/kg y realizar la industrialización en todas las direcciones. Esta etapa es la transición del estado líquido al sólido, que incluye alta tensión líquida, electrodos gruesos y menos electrolito; electrodo positivo con alto contenido en níquel, como el Ni95, electrodo negativo de carbono silicio; y sistema de batería de estado casi sólido.

2030 debería ser un nodo clave en la transición hacia el desarrollo de las baterías totalmente de estado sólido. En 2030, estima que la proporción de baterías de estado totalmente sólido en China no superará las 1%.

El objetivo en 2035 es alcanzar los 500 Wh/kg y lograr la industrialización. Se incluyen las baterías de estado totalmente sólido, las baterías de litio-azufre y los materiales de alta capacidad a base de manganeso ricos en litio, y se aumentará la ventana de voltaje a 5 voltios.

Objetivo de duración de la batería: 10.000 ciclos

Teniendo en cuenta las funciones de almacenamiento de energía a gran escala, los requisitos de duración de las baterías serán cada vez mayores, y el objetivo es de 10.000 veces.

Ouyang Minggao considera la energía específica y la vida como dos ejes, y puede ver claramente la futura ruta multitecnológica:

Ruta de tecnología líquida de alta energía específica y bajo coste, el electrodo positivo es de alto ternario de níquel a base de manganeso rico en litio, y el electrodo negativo es de alta proporción de carbono de silicio a metal de litio, el objetivo de energía específica es de 500wh/kg, pero la vida útil es relativamente baja;

Ruta de compromiso líquido, teniendo en cuenta la energía específica, la seguridad, el coste y la vida, sistema de cátodo de alto níquel, la vida no se reduce, la energía específica se incrementa en 50%, o la energía específica no se reduce, la vida se incrementa en más de 3 veces, acercándose a 10.000 ciclos;

La vía líquida de alta seguridad basada en hierro-litio tiene el coste más bajo y una larga vida útil de más de 10.000 ciclos. Las investigaciones de los últimos años demuestran que el ternario líquido también puede cumplir 10.000 ciclos.

Se espera que la norma de tarificación de Chaoji se presente para su aprobación en el tercer trimestre

Es difícil descifrar la carga. En primer lugar, el estándar de innovación de carga debe ser el primero. Chaoji es un conjunto de soluciones de carga de corriente continua con derechos de propiedad intelectual independientes iniciado y liderado por China.

Tiene en cuenta el pasado (puede coincidir directamente con el sistema GB existente), afronta el futuro (carga rápida de 350 kW de alta potencia, carga de CC de baja potencia e interacción V2G con la red de vehículos), lidera el mundo (se sincroniza con las normas internacionales IEC y promueve la internacionalización de las empresas chinas. Promueve la unificación de las normas internacionales de interfaz).

Se ha completado la primera fase del proyecto de demostración Chaoji: en 2019, se han completado y puesto en funcionamiento proyectos de demostración de carga de alta potencia en 8 ciudades, incluida Pekín.

La segunda fase del proyecto de demostración de Chaoji se pondrá en marcha este año: La estación de carga de ChaoJi se está construyendo en la autopista Pekín-Shanghai, y se espera que esté terminada y se ponga en funcionamiento en el segundo trimestre de 2022.

Se están elaborando normas nacionales Chaoji, entre ellas GB/T 20234.4 (componentes de conexión), GB/T 27930 (protocolo de comunicación), GB/T 18487.1 (sistema de carga). GB/T 18487.1 y 27930 han sido objeto de dos rondas de comentarios, y GB/T 20234.4 ha sido objeto de una ronda de comentarios. Se espera que se someta a aprobación en el tercer trimestre de este año.

Esta actualización de la norma de carga brindará enormes oportunidades para el desarrollo de la carga superrápida y la carga y sustitución, así como para el desarrollo de la carga lenta ordenada y la interacción de la red de vehículos.

El cobro ordenado tiene un futuro brillante

Con el aumento del número de vehículos eléctricos, la enorme demanda de recarga superará inevitablemente la capacidad de suministro de la red. La solución es la recarga ordenada.

Ouyang Minggao presentó que las tecnologías de carga ordenada e interacción vehículo-red incluyen la carga ordenada unidireccional V1G, el flujo bidireccional de energía vehículo-red V2G, y el todo conectado vehículo V2X.

V1G es una carga ordenada unidireccional, como la carga hasta el fondo del consumo de energía en mitad de la noche; V2G es un vehículo que puede suministrar energía a la inversa, puede cargarse y descargarse, y suministrar energía a la red de área local y a la gran red eléctrica; V2X incluye el suministro de energía de vehículos a vehículos, el suministro de energía a edificios, el suministro de energía de emergencia, el suministro de energía de reserva para el hogar, etc.

Según la hoja de ruta china sobre vehículos de nueva energía que ahorran energía, en 2040 habrá 300 millones de vehículos de nueva energía. La cantidad de electricidad cargada en los vehículos equivale a la electricidad total consumida cada día en China en 2020 (calculada a 65 kW/vehículo, la capacidad de almacenamiento de energía de la batería del vehículo es de 20.000 millones de kWh).

Sin embargo, tras considerar la demanda de viajes, la cantidad media de electricidad que un turismo puede participar de forma flexible en el despacho de la red es de 10.000 millones de kWh al día.

Aún más significativo es el potencial de regulación de potencia del vehículo. Si se calcula la pila de carga bidireccional según la potencia de 15 kilovatios, de acuerdo con la distribución de probabilidad de desplazamiento diario, la capacidad de 300 millones de vehículos de nueva energía para soportar la potencia de la red eléctrica alcanzará unos 3.000 millones de kilovatios, una cifra incluso superior a la capacidad nacional instalada de 2.380 millones de kilovatios.

Sólo una carga ordenada puede cambiar el consumo de energía de los vehículos de nueva energía de desorden a orden, y reducir en gran medida la carga de la red.

En 2030, el número de vehículos eléctricos alcanzará entre 80 y 100 millones. Ouyang Minggao predice que después de 2030, con la popularización y el desarrollo de la V2G, su capacidad superará la capacidad de almacenamiento de energía de las baterías electroquímicas de la red.

En el futuro sistema eléctrico, los vehículos eléctricos compartirán la importante responsabilidad de estabilizar la red eléctrica con las centrales de almacenamiento de energía, y se espera que se conviertan en el cuerpo principal del almacenamiento de energía distribuida.

Las ventas de vehículos de nueva energía y de combustible serán las mismas en 2030

En 2021, la industria china de vehículos de nueva energía ha logrado la transición de un periodo de crecimiento a un periodo de crecimiento explosivo, cinco años antes de lo previsto. Además, el papel de los vehículos eléctricos en la consecución del objetivo chino de "doble carbono" es cada vez más destacado.

En primer lugar, los vehículos eléctricos garantizarán que el pico de emisiones de carbono del automóvil se alcance en 2030. Los cálculos de Ouyang Minggao muestran que, en 2021, las emisiones de carbono de los vehículos eléctricos serán de unos 70 gramos por kilómetro. En comparación con los 170 gramos de emisiones de carbono por kilómetro de los vehículos de combustible, las emisiones de los vehículos eléctricos puros son básicamente sólo 40% de las de los vehículos de combustible.

Sobre esta base y teniendo en cuenta la tendencia de desarrollo de la escala de los vehículos, se prevé que la emisión total de carbono de los turismos alcance su punto máximo antes de 2030, con un valor máximo inferior a 600 millones de toneladas.

En segundo lugar, después de 2030-2035, los vehículos eléctricos empezarán a convertirse en unidades de carbono negativo. Basándose en la tecnología de interacción vehículo-red (V2G), los vehículos eléctricos pueden utilizarse como un dispositivo de almacenamiento de energía para realizar el almacenamiento de energía para la nueva energía fluctuante con cero emisiones de carbono, como la eólica y la fotovoltaica, suprimir las emisiones de carbono de las centrales térmicas y lograr efectos de reducción de emisiones, lo que tiene una importancia simbólica. 

El efecto carbono negativo de los vehículos de nueva energía se beneficiará de una serie de políticas de apoyo, y de una política mundial de reducción de emisiones. emisión de carbono se reducirá drásticamente. Los resultados de las previsiones del equipo de Ouyang Minggao muestran que el pico de ventas de vehículos de combustible aparecerá en 2022-2023, y después las ventas de vehículos de combustible seguirán disminuyendo, mientras que las ventas de vehículos de nuevas energías serán básicamente las mismas que las de vehículos de combustible en torno a 2030, y representarán 3% de las ventas totales de vehículos. La mitad, más o menos lo mismo que el objetivo de la hoja de ruta tecnológica de vehículos de bajo consumo y nuevas energías de China.