Американські вчені готують революційну батарею для електрокарів. Як це змінить автомобільний ринок?

Батарея нового покоління

Дослідники з Аргонського національної лабораторії та Іллінойського технологічного інституту заявили про розробку нової технології виробництва АКБ, яка дозволить збільшити запас ходу електрокарів як мінімум до 1600 км.

Якщо щільність електроенергії типової літій-іонної батареї для авто становить близько 200 Вт-ч/кг, у лабораторному експерименті вченим вдалося досягти показників 675 Вт-ч/кг завдяки використанню «літій-повітряного» варіанта.

Автори відкриття вважають, що вони зможуть досягти показників густини енергії до 1200 Вт-ч/кг. Паралельно в Аргонський національній лабораторії також розробляють літій-залізні та літій-сірчані акумулятори.

В останньому випадку електрохіміки створюють всередині батареї пористий шар сірки, який захистить найважливіші елементи акумулятора від руйнування.

"Батарея Argonne-IIF та інші глобальні прориви в сукупності показують, що наука про енергетику розвивається так швидко, що те, що п'ять років тому здавалося неможливим, вже стало помітною реальністю, і що ми будемо дивитися на зовсім інший технологічний ландшафт до кінця цього десятиліття", - пише редактор The Telegraph Амброуз Еванс Причард.

Одним із найперспективніших напрямків залишається розробка твердотільних акумуляторів. У традиційних літій-іонних акумуляторах використовують рідкий електроліт, що знижує енергоефективність таких АКБ.

У твердотільних батареях застосовують тверді електроліти (кераміку, скло, сульфіди та інші матеріали), що дозволяє значно збільшити їх питому щільність енергії, підвищити швидкість зарядки і т. д. 

Наприклад, минулого літа компанія Solid Power запустила пілотну виробничу лінію та заявила про випуск близько 15 тис. твердих акумуляторів на рік. Генеральний директор компанії Даг Кемпбелл обіцяв перші поставки їхньої продукції кільком автовиробникам, включаючи BMW та Ford, для подальших випробувань.

У Solid Power називають свою технологію «унікальною твердотільною конструкцією», яка може бути впроваджена у виробничий процес літій-іонних акумуляторів. Фахівці витратили роки на пошук відповідного матеріалу, вибираючи між різними варіантами крихкої кераміки та пластичними полімерами.

Компанія також планує замінити анод з графіту, який зазвичай використовується в твердотільних АКБ, кремнієм. Таким чином представники Solid Power змогли вирішити одну з головних проблем літій-іонних АКБ, а саме утворення дендритів.

Дендрити - це розгалужені металеві кристали, які утворюються між електродами і можуть викликати коротке замикання батареї, що, своєю чергою, призводить до її займання. Заміна літієвого анода на кремнієвий призвела до збільшення ваги батареї, але пристрій, як і раніше, має в рази більшу енергоефективність, що літій-іонні АКБ.

Рівно два роки тому Toyota анонсували розробку твердотільного акумулятора, який можна буде повністю зарядити всього за 15 хвилин. Виробництво електрокарів із цією батареєю мали розпочати у 2025-му.

Гонитва за літієм

Попри існування безлічі подібних розробок, традиційним АКБ на основі літію також обіцяють величезні перспективи. У середині 2022-го несподівано високий попит на повністю електричні авто навіть змусив аналітиків задуматися про глобальну нестачу літію та іншої сировини.

Вже до початку 2023-го ціни на літій почали повзти вниз, але автовиробники все одно полюють на основні джерела сировини.

Наприклад, торік у мережі обговорювали можливість придбання компанією Tesla гірничодобувної корпорації Glencore, яка б дозволила Маску і ко. отримати "переважний доступ" до літію для своїх акумуляторів.

Але якщо в тому випадку йшлося про можливу купівлю 10-20% акцій компанії, нещодавно Bloomberg повідомив про переговори Tesla щодо можливості повного викупу канадської видобувної компанії Sigma Lithium, яка на 46% належить бразильському інвестиційному фонду.

Представники Tesla та Sigma Lithium поки не коментують цю інформацію, але на тлі новин у медіа акції виробника електрокарів зросли на 22%. У 2022-му акції Tesla впали майже на 50%.

Sigma Lithium розробляє велике родовище літію Грота-ду-Сірило у Бразилії. Раніше в компанії заявляли про плани потроїти виробництво літію в 2024 році через виявлення ще більшої кількості корисних копалин.

Нещодавно канадське видобувне підприємство підписало контракти на постачання сировини для південнокорейського техногіганта LG Energy Solution та японського торгового дому Mitsui&Co. Зокрема, тому у придбанні Sigma Lithium зацікавлені не лише Tesla.

Хоча одна з найбільших гірничодобувних компаній у світі Rio Tinto Group відкинула пропозицію про купівлю Sigma Lithium через надто високу ціну.

У видобуток літію вже інвестував інший американський автогігант General Motors, нові родовища і виробництво літію налагоджують в Індії та Німеччині, а влада Мексики заявила про плани націоналізувати поклади літію в країні.

У Sigma Lithium заявляють про доступ до «найбільших родовищ твердого літію в Північній та Південній Америці». Компанія також використовує інфраструктуру прилеглого порту на Атлантичному узбережжі, через що вона могла б стати ідеальним постачальником сировини для переробного заводу Tesla у Техасі.