Enerhiya

Bateryang may disenyong pulot-pukyutan na maaaring malampasan ang mga solid-state na baterya

Na-publish Agosto 5, 2024

Na-update Oktubre 12, 2026

Jonathan Schramm

Idagdag ang Securities.io sa mga gusto mong mapagkunan sa Google

Mga Baterya para sa Pag-elektripika ng Mundo

Binabago ng teknolohiya ng baterya ang mundo sa maraming paraan. Bukod sa mga de-kuryenteng sasakyan o EV, mahalaga ito sa mga drone at iba pang umuunlad na teknolohiya. Maaari rin itong makatulong sa mga konseptong nangangailangan ng malaking imbakan ng enerhiya, gaya ng Hyperloop at mga mass driver para sa imprastraktura sa kalawakan. Gayunman, hindi lahat ng sistemang ito ay gumagamit ng baterya bilang pangunahing pinagkukunan ng enerhiya.

Mahalaga rin ang mga baterya sa pagsasama ng renewable energy sa grid. Maaari nilang itago ang sobrang kuryente mula sa araw at hangin at ilabas ito kapag mababa ang produksyon, depende sa kanilang kapasidad at tagal ng pag-iimbak.

Pinagmulan: Statista

Sa kasalukuyan, lithium-ion ang nangingibabaw na teknolohiya sa maraming gamit. Ang pag-unlad nito ay kinilala sa Nobel Prize sa Chemistry noong 2019 (maaari ninyong basahin ang higit pa tungkol sa kasaysayan nito sa aming nakalaang artikulo).

May mga limitasyon pa rin ang lithium-ion. Sa ilang kondisyon, gaya ng hindi angkop na mabilis na pag-charge o mababang temperatura, maaaring mamuo ang metallic lithium at bumuo ng mga dendrite. Maaari nitong mabutas ang separator at magdulot ng short circuit. Hindi ito awtomatikong nangyayari sa bawat cycle ng lahat ng baterya. Ang nasusunog na electrolyte sa maraming lithium-ion cell ay maaari ring magpalala ng sunog.

Maaari ring magkaroon ng lithium plating ang mga LFP o lithium iron phosphate cell sa hindi angkop na kondisyon, bagaman mas matatag sa init ang kanilang cathode kaysa sa ilang ibang lithium-ion chemistry. Walang iisang pagbabago sa disenyo na nag-aalis ng lahat ng panganib.

Pinagmulan: Nobel Prize

Kabilang sa mga alternatibo ang sodium-ion at solid-state na mga baterya. Gumagamit pa rin ng electrolyte ang solid-state: solid ang electrolyte nito sa halip na karaniwang likido.

Samantala, patuloy ding umuunlad ang LFP. Inihayag ng CATL ang Shenxing PLUS na may materyal na hugis pulot-pukyutan sa anode. Hiwalay dito, ipinakilala nito ang TENER na may pahayag na walang pagbaba ng kapasidad at power sa unang limang taon ng paggamit.

Maaaring pataasin ng mga ganitong pagbabago ang energy density gamit ang umiiral na lithium-ion chemistry. Hindi nito awtomatikong pinatutunayang kapantay ang lahat ng solid-state na disenyo.

Disenyong Hugis Pulot-pukyutan para sa Mas Mataas na Energy Density

Isa sa mga dahilan ng pagkasira ng baterya ang paglawak at pag-urong ng mga materyal habang pumapasok at lumalabas ang lithium ions sa bawat cycle. Maaari itong magdulot ng mekanikal na pinsala; hiwalay ngunit kaugnay na problema ang lithium plating at dendrites.

Mahalaga rin ang pagkontrol sa pagbabago ng volume sa pagbuo ng ilang solid-state na baterya. Ayon sa CATL, tumutulong ang proprietary 3D honeycomb material sa anode ng Shenxing PLUS upang kontrolin ang paglawak at pataasin ang energy density.

May mga naunang pag-aaral ng mga istrukturang kahawig ng pulot-pukyutan, kabilang ang ulat noong 2020 na «Nababanat na lithium-ion battery na nakabatay sa bagong micro-honeycomb structure». Hindi ibig sabihin nito na pareho ang materyal o proseso sa produkto ng CATL.

Pinagmulan: Phys.org

Inihayag ng kumpanya ang bagong LFP battery na maaaring magdagdag ng 600 km na saklaw sa loob ng 10 minuto sa angkop na kondisyon. Ayon sa CATL, maaaring lumampas sa 1,000 km o humigit-kumulang 600 milya ang kabuuang saklaw. Nakasalalay pa rin ang aktuwal na saklaw sa sasakyan, paraan ng pagsukat, temperatura at pagmamaneho.

Katumbas ng humigit-kumulang 1 km ng saklaw bawat segundo ang ipinahayag na 600 km sa 10 minuto. Hindi maaaring basta ipalagay na mananatili ang bilis na iyon hanggang mapuno ang baterya; karaniwang bumabagal ang pag-charge malapit sa buong kapasidad.

Bagong Rekord sa Densidad

Ayon sa kumpanya, umabot sa 205 Wh/kg ang energy density ng Shenxing PLUS battery system, lampas sa 200 Wh/kg. Ito ay sukatan sa antas ng system, kaya hindi ito dapat direktang ihambing sa lahat ng numerong sinusukat lamang sa cell.

Nakakatulong umano ang materyal na hugis pulot-pukyutan sa anode upang kontrolin ang paglawak habang nagcha-charge at nagdi-discharge. Hindi ito katumbas ng ganap na pag-aalis ng bitak o pagkasira.

Hindi ibinunyag ng kumpanya ang lahat ng detalye ng pagmamanupaktura. Matindi ang kompetisyon sa sektor, kabilang ang mga ulat tungkol sa susunod na henerasyon ng BYD Blade battery na inaasahang aabot sa 190 Wh/kg. Ang numerong iyon ay isang iniulat na inaasahan, hindi patunay ng inilabas nang produkto o direktang maihahambing na system measurement.

Mga Lihim sa Paggawa

Inilarawan ng CATL ang granular gradation sa cathode upang mas maayos na mapuwesto ang mga particle. Binanggit din nito ang nanometer encapsulation, mga transition metal at coating na nagpapabilis sa pagdaloy ng lithium ions sa pagitan ng cathode at anode.

Gumagamit ang CATL ng mataas na antas ng awtomasyon sa pagmamanupaktura. Nag-iiba ang bilis ng produksyon ayon sa pabrika, linya at uri ng cell; hindi nito awtomatikong pinatutunayan ang paggawa ng isang buong bagong battery pack bawat segundo.

Ang pag-aaral na inilathala noong 2021 ay tumatalakay sa mga benepisyo ng mga istrukturang hugis pulot-pukyutan, kabilang ang mababang density at paglaban sa compression at shear. Hindi nito ibinubunyag ang proprietary na proseso ng CATL.

Sa pinag-aralang materyal, maaaring pigilan ng honeycomb graphene ang pagsasama-sama ng silicon nanoparticles, pahusayin ang electrical conductivity at bawasan ang resistansiya sa paglipat ng Li+.

May mga kilalang paraan upang gumawa ng mga istrukturang nano-honeycomb, gaya ng sunud-sunod na thermal at chemical treatment. Hindi malinaw kung ginagamit ng CATL ang kaparehong proseso.

Pinagmulan: Chemistry Europe

Pinagmulan: Chemistry Europe

Iba pang Pagpapabuti

Maaaring magsama-sama ang mga pagpapahusay sa materyal at disenyo upang mag-imbak ng mas maraming enerhiya sa mas maliit o mas magaan na baterya. Maaari itong magpataas ng saklaw o magpababa ng kinakailangang laki ng baterya, depende sa disenyo ng sasakyan.

Bukod sa honeycomb material, inihayag ng CATL ang pag-optimize ng cell casing at battery pack gamit ang module-free CTP 3.0 o cell-to-pack technology. Ayon sa kumpanya, tumaas nang 7% ang packing efficiency. Hindi ito tinukoy sa pangunahing anunsyo bilang cell-to-body o CTB.

Pinalawak din ng CATL ang lugar at kapasidad ng mga terminal upang mas mabilis na mailabas ang init sa mataas na charging current. Ang AI polarization model ng battery management system ay ginagamit upang hulaan at kontrolin ang charging current; hindi ito garantiya laban sa lahat ng panganib.

Imprastruktura ng Pag-charge

Mahalagang limitasyon ang imprastraktura ng pag-charge. Kailangan ng maaasahang saklaw, sapat na dami ng charger at angkop na kapasidad, lalo na sa mahahabang biyahe at malalayong lugar. Nakadepende rin ang pangangailangan sa posibilidad ng pag-charge sa bahay o trabaho.

Habang tumataas ang kayang tanggaping charging power ng mga baterya, kailangan ding umangkop ang mga charger at grid connection. Sa halimbawang 100 kWh na baterya, ang 4C ay katumbas ng humigit-kumulang 400 kW. Teoretikal itong rate; hindi nito ginagarantiya ang buong pag-charge o 1,000 km na saklaw sa 16 minuto.

Inihayag din ng CATL noong 2024 ang pagbuo ng Shenxing Superfast Charging Network sa China kasama ang Star Charge, YKC at Shudao New Energy.

Plano rin nito ang mga serbisyong pangmay-ari sa mahigit 600 service outlet sa 271 prefecture-level na lungsod sa 31 provincial-level na rehiyon. Kabilang dito ang roadside assistance, inspeksyon at pagpapanatili ng baterya. Hindi ito bilang ng mga charger na naitayo na.

Lampas sa LFP at EV

Pag-iimbak ng Enerhiya para sa Grid

Aktibo rin ang CATL sa malakihang pag-iimbak ng enerhiya. Nagpapatuloy ang pag-unlad ng lithium-based na mga sistema kasabay ng pananaliksik sa sodium-ion at iba pang chemistry.

Noong Abril 2024, inilunsad ng CATL sa Beijing ang containerized TENER system na may kapasidad na 6.25 MWh. Ipinahayag ng kumpanya na idinisenyo itong walang pagbaba ng kapasidad at power sa unang limang taon. Hindi ito ulat na may limang taong natapos na komersiyal na operasyon ang bagong inilunsad na produkto.

Pinagmulan: Sustainability Environment

Iniuugnay ng CATL ang TENER sa mga teknolohiya para sa electrolyte at interphase. Hindi nito tahasang sinabi sa anunsyo na kapareho nito ang honeycomb anode ng Shenxing PLUS. Inilarawan nito ang teknolohiya sa ganitong paraan:

Gumagamit ang TENER ng SEI na may biomimetic na mga katangian, kasama ang self-assembled electrolyte technologies, upang mapadali ang paggalaw ng lithium ions at limitahan ang pagbaba ng kapasidad at power.

Ayon sa kumpanya, tinutulungan ng mga teknolohiyang ito na tugunan ang mga hamon mula sa highly active lithium metals at bawasan ang panganib ng thermal runaway mula sa oxidation.

Kung makumpirma sa pangmatagalang paggamit ang ipinahayag na tibay ng TENER, maaari nitong pahusayin ang ekonomiya ng stationary storage. Gayunman, ang mababang pagbaba ng kapasidad ay hindi awtomatikong patunay ng ganap na kaligtasan; kailangan pa rin ang pagsusuri, monitoring at proteksiyon.

Maaari pa ring maging angkop ang ibang chemistry, gaya ng tinalakay sa «Ang hinaharap ng pag-iimbak ng enerhiya: mga baterya para sa grid». Malaki ang potensiyal ng stationary storage, ngunit hindi tiyak kung aling teknolohiya ang mananaig o kung gaano kalaki ang merkado kumpara sa EV.

Kondensadong Estado

Noong 2023, ipinakilala rin ng CATL ang condensed battery. Hindi nakumpirma sa anunsyo na honeycomb structure ang batayan nito, at hindi dapat ipalagay na katumbas ito ng ganap na solid-state na baterya.

Nagpahayag ang CATL ng energy density na hanggang 500 Wh/kg para sa condensed battery, humigit-kumulang 2.5 beses ng 200 Wh/kg. Ngunit kailangang magkatugma ang antas ng pagsukat: ang cell figure ay hindi direktang katumbas ng energy density ng buong pack o system.

Walang ibinigay na presyo para sa condensed battery sa anunsyo. Kabilang sa mga teknolohiyang ipinakita o binubuo ng CATL ang sumusunod:

Condensed battery na may ipinahayag na hanggang 500 Wh/kg, kabilang ang pananaliksik para sa mga de-kuryenteng pampasaherong eroplano; hindi ito katumbas ng sertipikadong komersiyal na eroplano.
Shenxing PLUS LFP system na 205 Wh/kg at ipinahayag na mahigit 1,000 km na saklaw, na maaaring magdagdag ng 600 km sa 10 minuto sa angkop na kondisyon.
Sodium-ion bilang posibleng alternatibo para sa mga sasakyang inuuna ang gastos at iba pang katangian kaysa sa pinakamataas na energy density.

Hindi pa tiyak kung saan papasok ang solid-state sa hanay na ito. Posibleng makipagkompetensiya ang unang henerasyon ng mga solid-state na disenyo sa malawakang produksyon ng advanced LFP at condensed batteries; hindi pa tiyak ang kalalabasan.

Pinagmulan: Nature

Pamumuhunan sa Makabagong Teknolohiya ng Baterya

Mahalaga ang mga baterya sa elektripikasyon at sa mas malawak na pagsisikap na bawasan ang paggamit ng fossil fuels sa transportasyon at enerhiya.

Maaaring mamuhunan sa mga kumpanyang kaugnay ng baterya sa pamamagitan ng iba’t ibang broker. Sa securities.io ay may mga gabay kami sa mga broker sa Estados Unidos, Canada, Australia, United Kingdom at marami pang bansa.

Kung ayaw ninyong pumili ng indibiduwal na kumpanya, maaaring pag-aralan ang mga ETF gaya ng Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), ang Lithium & Battery Tech ETF (LIT) ng Global X, o ang WisdomTree Battery Solutions UCITS ETF. Nagbibigay ang mga ito ng mas malawak na pagkakalantad sa sektor, ngunit may panganib pa rin at magkakaiba ang kanilang mga hawak na kumpanya.

Mga Kumpanya sa Makabagong Teknolohiya ng Baterya

1. CATL (300750.SZ)

Isa ang CATL sa mga nangungunang tagagawa ng baterya sa mundo. Noong 2023, 36.8% ang bahagi nito sa pandaigdigang merkado ng EV batteries ayon sa iniulat nitong datos mula sa SNE Research—hindi higit sa kalahati ng lahat ng baterya sa mundo. Malawak ang operasyon nito sa teknolohiya, pagmamanupaktura at supply chain.

Matagal nang malakas ang posisyon ng CATL sa lithium-ion. Pinapalawak ng mga bagong anunsyo ang hanay ng teknolohiya nito, ngunit hindi nito ginagawang walang halaga ang mga naunang produkto.

Nag-anunsyo rin ang CATL ng pag-unlad sa iba pang teknolohiya:

Pinagmulan: CATL

Nag-anunsyo rin ang CATL ng planong pamumuhunang humigit-kumulang €3.25 bilyon para sa recycling ng baterya sa China noong 2023. Ayon sa kumpanya, umabot ang recovery rate nito sa 99.6% para sa nickel, cobalt at manganese, at 91% para sa lithium.

Maaaring suportahan ng laki, pagtuon at pananaliksik ng CATL ang posisyon nito sa inobasyon, paggawa at recycling ng baterya. Hindi nito ginagarantiya ang paglago o tagumpay ng bawat produkto.

Kasama sa mga customer at kasosyo nito ang Tesla (TSLA ), NIO, Ford at Stellantis. Noong 2024, nag-anunsyo rin ito ng estratehikong kasunduan sa Beijing Hyundai.

Maaaring makatulong ang natutuhan sa isang chemistry sa pagbuo ng iba, ngunit hindi pa nito pinatutunayang magkakaroon agad ng honeycomb o condensed-state sodium-ion battery. Ang malaking produksyon ay maaaring magbigay ng economies of scale, bagaman nag-iiba ang gastos at proseso ayon sa produkto.

2. BYD (BYDDY)

Matagal nang kakompetensiya ng Tesla ang BYD sa EV market, at lumawak ang kompetisyon nito sa iba pang tagagawa ng sasakyan.

Mula sa paggawa ng mga rechargeable na baterya, lumawak ang BYD tungo sa malaking negosyo sa battery-electric at plug-in hybrid na mga sasakyan sa China at sa ibang bansa. Nag-iiba ang mga ranggo ayon sa taon, bansa at kategorya; hindi pareho ang bilang ng lahat ng plug-in vehicle at purong battery-electric vehicle.

Nakatulong ang paglago ng BYD sa paglawak ng automotive exports ng China, na lumampas sa Japan noong 2023. Kasama sa mga plano nito sa ibang bansa ang bagong pabrika sa Hungary. Ang pag-anunsyo ng pabrika ay hindi nangangahulugang nagsimula na ang produksyon nito.

Maaaring palawakin ng mga murang modelong gaya ng Seagull, na nasa humigit-kumulang US$10,000–12,000 ang iniulat na panimulang presyo sa China noong panahong iyon, ang merkado ng BYD. Gumagamit ang Seagull ng LFP Blade battery, hindi sodium-ion; iba ang presyo at detalye sa mga export market.

Pinagmulan: Ni User3204 – Sariling gawa, CC BY-SA 4.0,

Malakas ding kakompetensiya ng CATL ang BYD sa LFP. Ang mga binanggit na bahaging 41.1% para sa BYD at 33.9% para sa CATL ay para sa isang naunang snapshot ng merkado ng LFP sa China; hindi ito pangkalahatan o kasalukuyang bahagi sa lahat ng uri ng baterya.

Maaaring hadlangan ng mga taripa at iba pang patakarang pangkalakalan ang paglago ng BYD sa Europa at Estados Unidos. Magkaiba ang kanilang mga merkado at regulasyon, at hindi nangangahulugang may malawak nang pagbebenta ng mga BYD passenger car sa Estados Unidos.

May mga oportunidad din sa South America, Africa, Middle East at Southeast Asia. Gayunman, magkakaiba ang lokal na industriya, kompetisyon, purchasing power at regulasyon; hindi maaaring ituring ang lahat ng bansang ito bilang iisang bukas na merkado.

Malaki ang kabuuang populasyon ng mga rehiyong ito, ngunit hindi iyon katumbas ng bilyun-bilyong aktuwal na customer. Nakadepende ang paglawak sa presyo, imprastraktura, patakaran at mga desisyon ng mamimili.

Maaari ring makatulong ang mababang gastos at lokal na produksyon sa pagiging kompetitibo ng BYD. Noong 2024, may mga plano o kasunduan para sa Hungary at Turkey at isinasaalang-alang ang Mexico; hindi ito nangangahulugang lahat ng naturang pabrika ay tumatakbo na o tiyak na makakapasok sa bawat merkado.