Аккумуляторная гонка: кто станет Королем Горы?

Перед всеми автопроизводителями сегодня стоит одна и та же задача: внедрить массовое производство аккумуляторов нового поколения, которые будут быстрее заряжаться, окажутся менее чувствительны к нынешней нехватке сырья для их производства и при этом обойдутся дешевле. Тот, кто выполнит эту задачу первым, станет настоящим Королем Горы.

До сих пор все работы над аккумуляторами нового поколения велись исключительно в лабораториях, сообщает Nytimes.com.

В течение многих лет ученые США, Японии и Южной Кореи экспериментировали с «зельями» из химикатов, минералов и металлов, которые позволили бы электромобилям заряжаться за считанные минуты и преодолевать сотни миль без подзарядки.

Многие исследователи cообщают, что добились успеха и работают уже над технологиями, связанными с производством новых батарей.

США несколько отстают от азиатских производителей, но и в Америке скоро стартует строительство заводов по производству усовершенствованных аккумуляторов.

Не так быстро, как хочется

Уже практически нет сомнения, что электромобили с новыми батареями смогут полноценно конкурировать с машинами, оснащенными двигателями внутреннего сгорания (ДВС) – как по удобству и функциональности, так и по цене.

Над разработкой технологий производства супер-аккумуляторов работают не только госуниверситеты США и крупные автопроизводители, но и десятки стартапов, для которых выход из лабораторий в реальный мир – момент истины.

«То, что у вас есть материал, который может работать, не означает, что вы сможете заставить его работать», — философски отмечает Джагдип Сингх, основатель и исполнительный директор QuantumScape, производителя аккумуляторов из города Сан-Хосе в штате Калифорния.

Сингх надеется, что его компания сможет начать производство аккумуляторов в 2024 году, после чего продукция завода пройдет испытания.

Новое – не значит надежное.

Конечно, не все новые технологии оправдают обещания их изобретателей.

Сокращение времени зарядки и увеличение емкости аккумуляторов может быть достигнуто за счет какой-то технологической хитрости. Например, благодаря увеличению срока службы батареи, утверждает Дэвид Дик, бывший сотрудник Tesla, а ныне независимый консультант по материалам, используемым для производства электрических батарей.

«Большинство новых концепций обещают впечатляющие показатели производительности аккумуляторов, но для этого в чем-то идут на компромисс», – говорит он.

Тем не менее, крупные конгломераты, такие как QuantumScape верят в успех своего дела. Напомним, что эта компания была создана при финансовой поддержке Volkswagen, Билла Гейтса и других предпринимателей Силиконовой долины (среди которых соучредитель Tesla Джеффри Брайан Штробель, инвестор Google и Amazon Джон Дор). В 2010 году в нее вложили $4 млрд; в 2020-м стоимость "миссии" возросла до $54 млрд.

QuantumScape сообщает о разработке первой в отрасли безанодной конструкции ячейки, которая обеспечивает высокую плотность энергии при одновременном снижении стоимости материалов и упрощении производства. Инновационная технология аккумуляторных элементов может хранить энергию более эффективно и надежно, чем современные литий-ионные батареи.

А конкуренты кто?

Еще один перспективный участник аккумуляторной гонки – компания SES AI, основанная в 2012 году для развития наработок исследователей Массачусетского технологического института. Работу SES поддерживают деньгами General Motors, Hyundai, Honda, китайские автопроизводители Geely и SAIC, а также южнокорейский производитель аккумуляторов SK Innovation.

В марте этого года SES, базирующаяся в Уобурне, штат Массачусетс , открыла завод по производству прототипов аккумуляторных ячеек в китайском Шанхае. Начать полноценные поставки аккумуляторов нового поколения компания обещает в 2025 году, попутно сообщая, что они произведут "сейсмические изменения" в отрасли.

Хотя акции SES в 2022 году упали, исполнительный директор и соучредитель стартапа Цичао Ху уверен, что это даже хорошо. «Когда рынок хуже некуда, выживают только лучшие. Это поможет отрасли перезагрузиться» – говорит он.

Спасибо Tesla за науку.

Многие стартапы косвенно породила компания Tesla. В частности, она подготовила и целое поколение специалистов по аккумуляторным батареям, многие из которых покинули Tesla и создали свои фирмы.

Один из них – исполнительный директор и соучредитель калифорнийской компании Sila Джин (Евгений) Бердичевский. Он был седьмым по счету сотрудником, нанятым компанией Tesla в 2004 году, чтобы помочь в разработке аккумулятора для первого автомобиля компании.

По словам Бердичевского, Tesla фактически создала индустрию аккумуляторов для электромобилей, заставив традиционных автопроизводителей считаться с новыми технологиями.

«Конкуренция сделает мир электрическим, — уверен он, — каждый соревнуется, чтобы сделать электромобили лучше».

Sila, созданная в 2019 году, принадлежит к группе стартапов, разработавших материалы, улучшающие характеристики уже существующих аккумуляторов. Благодаря им запас хода электрокаров удалось увеличить на 20% и более.

Основатели Sila Nanotechnologies Глеб Юшин, Джин Бердичевский и Алекс Джейкобс. Фото: Silanano.com

Другие известные компании, работающие над аккумуляторными технологиями – Group14 Technologies в Вудинвилле, штат Вашингтон (их спонсирует Porsche), OneD Battery Sciences в Пало-Альто, Калифорния и Factorial Energy в Уобурне, штат Массачусетс (спонсор – концерн Stellantis).

Американский кремний вместо китайского графита.

Кто-то экспериментирует с никелем, кто-то с алюминием, но основное новшество в технологиях, которое предлагают практически все компании – использование в аккумуляторах кремния вместо традиционного графита. При одинаковой массе кремний может удерживать гораздо больше энергии, чем графит. Благодаря этому удается сделать батареи легче и дешевле. Кроме того, они быстрее заряжаются.

Ожидается, что кремний уменьшит зависимость электрической промышленности США от графита и кобальта, поставляемых в основном из Китая. В августе 2022 года президент США Джо Байден прямо призвал американские компании перенести большую часть цепочки поставок батарей в Соединенные Штаты.

Поводом для призыва послужил красноречивый пример Volkswagen. Компания была вынуждена временно закрыть свой основной завод по производству электромобилей в Германии после начала боевых действий в Украине (в этой стране производилась пятая часть всех элементов электропроводки для европейского производства автомобилей).

Однако у кремния есть один существенный недостаток – при зарядке он увеличивается в объеме в три раза, что может привести к физическому разрушению батареи. Именно над решением этой проблемы все производители батарей бились последние 10 лет.

Инженерные проблемы: BMW и Ford вырываются вперед?

Поскольку все препятствия на пути к созданию более безопасных, дешевых и мощных аккумуляторных элементов преодолены, вопрос лишь в том, как наладить их массовое производство.

«Оставшиеся проблемы носят инженерный характер», – считает Даг Кэмпбелл, исполнительный директор Solid Power, производителя аккумуляторов, поддерживаемого такими автогигантами как Ford и BMW.

По его словам, их решение не за горами. В июне Solid Power, базирующаяся в Луисвилле, штат Колорадо, заявила, что уже установила пилотную производственную линию, которая к концу 2022 года начнет поставлять элементы для тестирования своим автомобильным партнерам.

Зарядка за 10 минут – это реально!

Sila, OneD и Group14 находятся на разных этапах наращивания производства. Так, Sila объявила о поставке аккумуляторов для Mercedes-Benz, который с 2025 года планирует устанавливать их в своих внедорожниках класса люкс.

Porsche объявила о планах использовать аккумуляторы Group14 с 2024 года, правда, также на ограниченном количестве автомобилей.

Между тем Рик Люббе, исполнительный директор Group14, утверждает, что уже в 2023-м Porsche начнет внедрять их технологию, позволяющую заряжать электрокары всего за 10 минут!

«С этого момента электромобили будут лишены каких-либо недостатков», – уверен Люббе.

Спрос на аккумуляторы нового поколения настолько велик, что закрепится на рынке, который сейчас оценивается в $1 трлн, получат шанс многие стартапы.

Но десятки, если не сотни из них ждет крах, считает Рик Люббе.

«Таков закон рынка: каждую новую отрасль поднимают сотни игроков, затем их количество стремительно падает, – говорит он. – Производство новых аккумуляторов не станет исключением».

Источники: Nytimes.com, Silanano.com