Как инновации могут помочь обеспечить безопасность будущих рынков аккумуляторов и поставок полезных ископаемых?

Полный анализ роли инноваций в ограничении или диверсификации спроса и предложения полезных ископаемых для батарей можно найти в главе 7 книги. Состояние энергетических инноваций доклад, опубликованный МЭА ранее в этом году. Эта отрывочная версия, дополненная новейшими данными и основанная на предстоящем специальном отчете «Перспективы энергетических технологий в мировой автомобильной промышленности» и отчете «Перспективы энергетических технологий», станет основой для специального обсуждения этой темы на Форум энергетических инноваций МЭА 2025который состоится в Торонто, Канада, 29 октября 2025 года в преддверии встречи министров энергетики и окружающей среды стран «Большой семерки».

Спрос на аккумуляторы вырос более чем в сорок раз в период с 2010 по 2024 год, в то время как средние цены на аккумуляторы упали более чем на 90%. В 2024 году мировой рынок аккумуляторов стоил около 130 миллиардов долларов США – больше, чем чистый импорт нефти Германии, Франции и Италии вместе взятых. Эта быстрая трансформация изменила форму рынка аккумуляторов: портативная электроника, которая когда-то была доминирующим приложением, теперь составляет лишь 5% спроса. Напротив, на электромобили (EV) приходится около 75% спроса; аккумуляторные системы хранения энергии (BESS) охватывают 15%, а остальные виды использования, такие как электрические велосипеды и дроны, составляют оставшуюся часть. Этот сдвиг был обусловлен устойчивыми инновациями в области проектирования аккумуляторов, химии и производства, а также экономией за счет масштаба и повышением эффективности производства.

Мировой рынок аккумуляторов для электромобилей в настоящее время разделен между литий-железо-фосфатными (LFP) и литий-никель-кобальт-марганцевыми оксидами (NMC), на каждый из которых приходится примерно половина общего спроса. LFP является наиболее быстрорастущим сегментом, который уже доминирует в сфере хранения энергии благодаря более низкой стоимости и более длительному сроку службы. Однако цепочки поставок обоих химических продуктов остаются географически сконцентрированными, что вызывает обеспокоенность по поводу безопасности поставок.

Существуют возможности справиться с этой концентрацией и тем самым повысить устойчивость цепочки поставок. Инновации являются ключевым фактором, поскольку продолжаются исследования существующих и новых технологий. Среди технологий, которые уже коммерциализированы, улучшения продолжают снижать затраты и одновременно повышать производительность. В то же время исследования новых технологий могут изменить цепочки поставок аккумуляторов и повысить конкурентоспособность в среднесрочной и долгосрочной перспективе.

Новичкам в любом зрелом технологическом секторе очень сложно конкурировать с признанными производителями, даже при наличии существенной финансовой поддержки. Инновации в аккумуляторных технологиях нового поколения иногда рассматриваются как способ для новичков обойти традиционных производителей. Однако полагаться на потенциальные прорывные прорывы — ненадежная основа для успеха в бизнесе, и особенно для более широкой промышленной стратегии. В отсутствие эффективной и конкурентоспособной экосистемы производства аккумуляторов даже многообещающие достижения могут с трудом достичь коммерческого масштаба достаточно быстро, чтобы принести реальную выгоду.

В настоящее время выделяются несколько инновационных подходов к производству аккумуляторов. Натрий-ионные батареи, которые по конструкции аналогичны литий-ионным батареям, но заменяют литий более распространенным натрием, привлекли значительное внимание после резкого скачка цен на литий в 2022 году. Благодаря своевременным инвестициям и существующей технологической зрелости натрий-ионные батареи быстро перешли к коммерциализации. В Китае электромобили с натрий-ионными батареями появились на рынке в конце 2023 года, а большие стационарные натрий-ионные аккумуляторы были подключены к электросети в 2024 году. Однако натрий-ионные батареи могут конкурировать с батареями LFP только по стоимости в контексте высоких цен на литий или значительного улучшения плотности энергии. Кроме того, поскольку, по прогнозам, к 2030 году Китай будет занимать 95% мировых мощностей по производству ионов натрия, эта технология вряд ли обеспечит конкурентное преимущество для новых участников, хотя она может предложить преимущества с точки зрения диверсификации технологий, особенно когда цены на литий высоки.

Между тем, твердотельные батареи привлекли внимание и инвестиции благодаря обещанию увеличения дальности пробега и повышенной безопасности, хотя это еще не было продемонстрировано в реальных приложениях. Термин «твердотельные батареи» охватывает широкий спектр технологий; наиболее часто упоминаемые преимущества связаны с конструкциями, которые в настоящее время находятся на стадии прототипа.

Хотя твердотельные аккумуляторные элементы уже производятся, их интеграция в аккумуляторные блоки электромобилей остается сложной задачей. Среди наиболее передовых — китайская фирма BYD, которая планирует продать свой первый электромобиль с полностью твердотельными батареями уже в 2027 году, а массовое производство начнется в 2030 году. Японская Toyota и корейская Samsung установили аналогичные сроки.

Ранние затраты будут высокими, что отражает незрелость производственных процессов и цепочек поставок, но премиальные рынки, где клиенты ценят ассортимент и производительность, могут поддержать раннее внедрение, предоставляя производителям маржу для решения задач масштабирования и работы над снижением производственных затрат. Тем не менее, это означает, что твердотельным батареям потребуется время, чтобы занять место на массовом рынке электромобилей, и они, вероятно, останутся ограниченными премиальным сегментом до первой половины 2030-х годов.

Литий-серные батареи технологически менее зрелы, но им также уделяется значительное внимание, особенно в Соединенных Штатах. Их привлекательность заключается в сохранении большего количества энергии на килограмм, что позволяет создавать более легкие конструкции батарей. Однако им также требуется больше места для того же количества энергии по сравнению с сегодняшними аккумуляторными технологиями, что ограничивает их привлекательность для обычных электромобилей. Оборонный сектор может оказаться одним из первых участников, если производство будет увеличено в достаточных объемах и будут устранены технические препятствия, такие как проблемы безопасности.

Аналогичный подход – с ориентацией на нишевые, но уже значительные или растущие рынки – применяется разработчиками ряда других инновационных аккумуляторных технологий, таких как окислительно-восстановительные и металло-воздушные батареи, обе из которых нацелены на более длительное хранение.

Инновации требуют времени, и хотя исследователи продолжают разрабатывать потенциально революционные аккумуляторные технологии, существующие технологии продолжают развиваться благодаря постепенным улучшениям.

Поскольку глобальные продажи электромобилей начали расти в геометрической прогрессии после 2020 года, литий-ионные аккумуляторы быстро развивались по всем показателям – тенденция, которая усилилась с 2023 года. Мировые цены на литий-ионные аккумуляторы упали примерно на 30% в период с 2020 по 2024 год благодаря экономии за счет масштаба и инновациям в производстве и проектировании аккумуляторных элементов и аккумуляторов. В то же время плотность энергии аккумуляторных батарей выросла более чем на 50 % для батарей NMC и примерно на 65 % для батарей LFP, не ставя под угрозу безопасность и долговечность – напротив, стандарты безопасности существенно улучшились, а срок службы батарей электромобилей превышает ожидания. Возможности быстрой зарядки также превзошли все предыдущие рекорды. В начале 2025 года BYD и CATL выпустили аккумуляторы, которые позволяют увеличить запас хода на 400–500 километров всего за пять минут – сроки, сопоставимые с заправкой обычных автомобилей.

Чтобы новые технологии завоевали долю рынка и изменили аккумуляторную индустрию, одной лишь их жизнеспособности недостаточно; критической точкой является расширение промышленного производства, которое в конечном итоге определяет трансформацию рынков.

С этой точки зрения признанные аккумуляторные технологии сохраняют явное преимущество. Производственные мощности твердотельных батарей, которые уже установлены, строятся или приняты окончательные инвестиционные решения, составляют лишь 1% от общих мощностей по производству аккумуляторов, и 80% этих проектов находятся в Китае; для натрий-ионных аккумуляторов эта доля составляет 4% (и такая емкость почти исключительно в Китае). Остальные 95% мощностей запланировано на производство литий-ионных аккумуляторов. Хотя фактические доли рынка могут различаться из-за избыточных производственных мощностей, ограниченная производственная база – в сочетании с более высокими первоначальными затратами и более низкой готовностью технологий, цепочек поставок и рынка – будет ограничивать краткосрочный потенциал новых химических продуктов.

Учитывая это, ожидается, что к 2030 году новые технологии займут относительно небольшую долю рынка. Несмотря на это, небольшая доля быстрорастущего рынка по-прежнему может представлять собой большую возможность: согласно прогнозам, спрос на аккумуляторы вырастет более чем в три раза с 2024 по 2030 год и в пять раз к 2035 году, исходя из сегодняшних политических настроек.

Тем не менее, конкуренция жесткая. Китай в настоящее время стал ключевым двигателем инноваций в области аккумуляторов во всем мире. Те же компании, которые доминируют в производстве литий-ионных аккумуляторов, вкладывают значительные средства в инновации: только CATL инвестировала более 2,5 миллиардов долларов США в исследования и разработки и в 2024 году наняла более 20 000 исследователей.

Изменение этой ситуации потребует значительных инвестиций, будь то со стороны действующих производителей, инвестирующих в технологии следующего поколения, или со стороны стартапов и более мелких игроков. Однако привлечение инвестиций для стартапов, производящих аккумуляторы, становится все труднее. Привлечение средств в акционерный капитал сократилось с более чем 7 миллиардов долларов США на пике в 2021 году до примерно 2 миллиардов долларов США в 2024 году, что затруднило привлечение новых инвесторов.

Завтрашними лидерами в области аккумуляторов следующего поколения станут те, кто сочетает технические прорывы с эффективностью производства, сильными цепочками поставок и квалифицированной рабочей силой, во многом так же, как это сделала сегодняшняя индустрия литий-ионных аккумуляторов. Навыки, поставщики и операционные ноу-хау должны плавно передаваться между технологиями, если инновации хотят превратиться в конкурентоспособность.

Даже прорывным энергетическим технологиям часто требуется время, чтобы закрепиться на мировых рынках, особенно на таком большом и быстрорастущем, как сектор аккумуляторов. В то время как текущие портфели проектов предполагают, что существующие литий-ионные технологии будут продолжать доминировать, по крайней мере, до середины 2030-х годов, новые технологии, разработанные сегодня, могут занять важные ниши и помочь производителям обеспечить долгосрочную конкурентоспособность. Специализированные сегменты, такие как приложения премиум-класса, могут позволить производителям накапливать опыт, получать прибыль и в конечном итоге двигаться к массовому внедрению новых технологий.

В будущем инновации останутся в основе аккумуляторной индустрии, поддерживая постоянное улучшение производительности и стоимости, открывая доступ к новым приложениям и рынкам и усиливая центральную роль аккумуляторов в энергетических системах.

Поскольку аккумуляторы становятся одной из наиболее важных технологий 21-го века, МЭА будет продолжать следить за этими тенденциями, чтобы предоставлять своевременный анализ и политические рекомендации.