Производители аккумуляторов для электромобилей стремятся разработать более дешевые материалы для элементов

Сегодняшние электромобили работают на литий-ионных батареях, для которых требуются литий, кобальт, марганец и высококачественный никель, цены на которые резко возросли.

Американские и европейские стартапы спешат разработать новые батареи с использованием двух распространенных и дешевых материалов — натрия и серы — которые могут уменьшить доминирование Китая в области аккумуляторов, устранить надвигающиеся узкие места в поставках и привести к появлению электромобилей на массовом рынке.

Сегодняшние электромобили работают на литий-ионных батареях, в основном изготовленных из лития, кобальта, марганца и высококачественного никеля, цены на которые резко выросли.

Западные производители изо всех сил пытаются догнать своих азиатских конкурентов, и автопроизводители ожидают, что узкие места в поставках затронут производство автомобилей примерно в середине десятилетия.

Электромобили будущего, которые появятся после 2025 года, могут перейти на натрий-ионные или литий-серные аккумуляторные батареи, которые могут быть на две трети дешевле, чем сегодняшние литий-ионные элементы.

Но их обещание зависит от потенциальных прорывов в электрохимии таких стартапов, как берлинский Theion и британский Faradion, а также Lyten в США.

В новых химических составах аккумуляторов есть проблемы, которые необходимо преодолеть. Натриево-ионные батареи еще не хранят достаточно энергии, а серные элементы имеют тенденцию быстро корродировать и не служат долго.

Тем не менее, более дюжины стартапов привлекли миллионы долларов инвестиций, а также государственные гранты для разработки новых видов батарей.

На данный момент Китай доминирует в производстве аккумуляторов, включая добычу и переработку сырья.

Британская консалтинговая компания Benchmark Mineral Intelligence оценивает, что в настоящее время Китай обладает 75 процентами мировых мощностей по переработке кобальта и 59 процентами мощностей по переработке лития.

«Мы по-прежнему зависим от цепочки поставок материалов из Китая», — сказал Джеймс Куинн, исполнительный директор британского стартапа по производству ионно-натриевых аккумуляторов Faradion, который получил более 1 миллиона долларов в виде государственных грантов от Innovate UK, прежде чем в прошлом году его купил индийский конгломерат Reliance. за 117 миллионов долларов. «Если вы посмотрите на глобальные геополитические последствия этого, то увидите, что это вызов энергетической безопасности, экономической безопасности и национальной безопасности».

Азиатские гиганты по производству аккумуляторов также работают над новыми химическими продуктами. Китайская компания CATL заявила, что планирует начать производство натрий-ионных элементов в 2023 году. Корейская LG Energy Solution планирует начать производство литий-серных элементов к 2025 году.

Самым дорогим элементом аккумуляторной батареи электромобиля является катод, на который приходится до трети стоимости элемента аккумуляторной батареи.

В большинстве аккумуляторов электромобилей сегодня используется один из двух типов катодов: никель-кобальт-марганцевый (NCM) или литий-железо-фосфатный (LFP).

Катоды NCM способны хранить больше энергии, но используют дорогостоящие материалы (никель, кобальт). Катоды LFP обычно не удерживают столько энергии, но они безопаснее и, как правило, дешевле, поскольку в них используются более распространенные материалы.

Стоимость ключевых катодных материалов, таких как никель и кобальт, резко выросла за последние два года.

Вот почему так много компаний надеются заменить их более дешевыми и распространенными материалами, такими как натрий и сера, если удастся преодолеть их технические ограничения.

«Ион натрия определенно имеет место, особенно для стационарных систем хранения и недорогих автомобилей на чувствительных к затратам рынках, таких как Китай, Индия, Африка и Южная Америка», — говорит консультант Прабхакар Патил, бывший руководитель LG Chem.

«Стоимость внедрения литиевой серы, вероятно, будет выше — даже несмотря на то, что она потенциально может быть самой низкой, что делает бытовую электронику первоначальным применением», — сказал Патил.

Компания Amandarry из Мичигана и британский стартап AMTE Power разрабатывают натрий-ионные батареи, используя хлорид натрия (в основном поваренную соль) в качестве основного катодного ингредиента. Им не нужен литий, кобальт или никель — три самых дорогих ингредиента для аккумуляторов.

Джефф Пратт, управляющий директор Британского центра по производству аккумуляторов — финансируемого государством завода стоимостью 130 миллионов фунтов (153 миллиона долларов), который сдает в аренду свои производственные линии стартапам для тестирования химического состава аккумуляторов, — сказал, что он пытается встроить элементы натрий-ионного стартапа в плотный график производства, потому что это «стратегически важно» для надежд Великобритании оказаться в авангарде разработки новых, более совершенных батарей.