Toyota vlastní téměř 40 % světového duševního vlastnictví v této klíčové technologii pro budoucnost mobility. Peking uznává, že soupeři postupují vpřed díky lepší průmyslové koordinaci a silnější mezinárodní patentové strategii.
Jen jediná japonská automobilka vlastní v oblasti polovodičových baterií více duševního vlastnictví než většina celých zemí. Je to Toyota, která vlastní přibližně 40 % všech patentů v tomto odvětví na celém světě. Tato skutečnost není zdaleka jen neoficiální informací, ale ukazuje, proč Čína, přestože je na čele žebříčku z hlediska objemu výzkumu, hledí na Tokio s obavami.
Technologický skok, na který všichni čekají
Polovodičové baterie představují přirozený vývoj dnešních lithium-iontových článků. Namísto kapalného elektrolytu pro přenos iontů mezi anodou a katodou využívají pevný materiál, který nabízí významné výhody: vyšší hustotu energie, tj. větší kapacitu na kilogram, výrazně kratší dobu nabíjení, delší životnost a mnohem vyšší bezpečnostní profil. Jejich potenciální dopad zdaleka přesahuje elektromobily: mohly by radikálně změnit letadla s kolmým startem a přistáním, známá jako eVTOL, humanoidní roboty, elektronická zařízení a stacionární systémy pro ukládání energie v energetických sítích. Ten, komu se je podaří vyrábět ve velkém měřítku a za konkurenceschopnou cenu, bude v příštím desetiletí diktovat pravidla mobility a energetiky.
Mnoho patentů, ale ty správné?
Podle údajů shromážděných serverem CarNewsChina vlastní čínské instituce a společnosti přibližně 35 % světových patentů na polovodičové baterie a 39 % patentů týkajících se elektrolytů, klíčové složky, která tuto technologii odlišuje. Jedná se o největší celosvětové podíly. Státní tisková agentura Xinhua však ve své nedávné analýze upozorňuje, že tato kvantitativní výhoda skrývá důležité nedostatky.
Japonsko si udržuje pozici světového lídra v oblasti technologií s přibližně 37 % celosvětových patentových přihlášek ve srovnání s 30 % v Číně. Rozdíl se zvýrazní při zkoumání kvality a koncentrace znalostí: z 30 nejvýznamnějších institucí v oblasti patentů na pevné látky a elektrolyty je 17 japonských, 7 čínských, 5 jihokorejských a pouze 1 evropská. Na prvních deseti místech jsou výhradně japonské a korejské instituce.
Strategická slabina: patenty, které nepřekračují hranice
Odborníci na trh se shodují, že čínský problém nespočívá v kvantitě, ale ve strategickém zaměření. Čínské společnosti podávají mnohem méně mezinárodních patentů než jejich japonští a jihokorejští konkurenti. Ti systematicky chrání své technologie ve Spojených státech, Evropě, Indii a jihovýchodní Asii, čímž vytvářejí zeď duševního vlastnictví, která by mohla čínským výrobcům ztížit globální expanzi, až se technologie dostane do komerční fáze.
K tomuto nedostatku se přidává skutečnost, že soupeři, jako jsou USA, Evropa, Japonsko a Jižní Korea, účinněji koordinují své průmyslové úsilí právě v době, kdy polovodičové baterie vstupují do kritické fáze své komerční životaschopnosti.
Reakce Číny: laboratoř v plném proudu
Počet čínských vědeckých publikací v této oblasti dramaticky vzrostl z 21 publikací v roce 2015 na 562 v roce 2023. Instituce, jako je Čínská akademie věd a univerzita Tsinghua, dosáhly pozoruhodného pokroku v oblasti inženýrství rozhraní pevné látky a pevného tělesa, tj. kontaktní zóny mezi elektrolytem a elektrodami, která byla po léta jednou z největších technických překážek pro realizaci této technologie.
Na straně podniků vedou nejnovější fázi vývoje giganti jako CATL, BYD a SVOLT. Jen v roce 2023 podaly čínské společnosti více než 500 patentových přihlášek. Společnost Gotion High-tech již dokončila návrh výrobní linky o kapacitě 2 GWh, což odpovídá energii potřebné k výrobě desítek tisíc baterií pro elektromobily, pro plně pevné články a provozuje pilotní závod o kapacitě 0,2 GWh s reálným testováním v automobilech.
Společnost Ganfeng Lithium, podporovaná výrobcem automobilů Changan, tvrdí, že dosáhla 1 100 cyklů nabíjení a vybíjení u článku s energetickou hustotou 400 Wh/kg a plánuje dosáhnout 500 Wh/kg ve výrobě. Čínští výzkumníci rovněž představili prototyp s kapacitou 451,5 Wh/kg, který se dokáže nabít za pouhé tři minuty. Společnost CATL mezitím vyvíjí lithiové sloučeniny s elektrolyty na bázi fluoru a síry, které mají zlepšit rychlost nabíjení i tepelnou stabilitu.
Časový plán: omezená série v roce 2027, široký trh do roku 2030
Podle zprávy Xinhua se zahájení malosériové výroby předpokládá kolem roku 2027, široké uvedení na trh se plánuje na rok 2030. Celosvětový průmysl současně pracuje na třech způsobech použití pevných elektrolytů, a to na bázi síry, oxidu a polymeru, přičemž žádný z nich se zatím neprosadil jako dominantní standard. Mezi zbývající výzvy patří tvorba lithiových dendritů, mikroskopických kovových větví, které mohou způsobit zkraty, úplné pochopení mechanismů transportu iontů, zlepšení rozhraní mezi pevnými látkami a analýza způsobů selhání článků.
Regulace a konkurenční horizont
Peking podniká kroky k průmyslovému využití výsledků svých laboratoří. V současné době je k veřejné konzultaci první národní norma věnovaná polovodičovým bateriím, která se zaměřuje na průmyslovou terminologii a klasifikaci. Dokument navrhuje jasně rozlišovat mezi články s kapalným elektrolytem, hybridními články s pevnou a kapalnou fází a plně pevnými články.
Čína má nespornou výhodu: CATL a BYD ovládají obrovský podíl na celosvětovém trhu s bateriemi. Analytici však varují, že skutečná dominance bude záviset na tom, kdo jako první vyřeší celou rovnici masové výroby, nákladů, životnosti a bezpečnosti. V závodě o polovodičové baterie je hra stále otevřená.