Ford получит 9,2 миллиарда долларов в рамках льготного кредита от Министерства энергетики США для строительства трех огромных заводов по производству тяговых батарей для электромобилей. Эта внушительная сумма представляет собой крупнейшие государственные инвестиции в автомобильную промышленность со времён рецессии 2009 года.

Источник изображения: Ford

Средства выделены по программе Министерства энергетики по производству транспортных средств с передовыми технологиями (AVTM), которая в своё время помогла стать известной компании Tesla, а совсем недавно дала толчок совместному предприятию General Motors и LG Energy Solution, которое создаст новый завод литийионных батарей. Еще одним недавним получателем кредита стала компания Redwood Materials, предприятие по переработке и производству батарей для электромобилей, основанное бывшим главным технологом компании Tesla.

Займы являются частью более широких усилий администрации Байдена по стимулированию производства электромобилей и батарей для них, поскольку она стремится догнать Китай, который контролирует около трех четвертей мирового производства тяговых батарей. Это также важная часть плана Белого дома по продвижению экологически чистой энергии в условиях углубляющегося климатического кризиса.

Ford ранее заявила, что потратит $11,4 млрд вместе с южнокорейским производителем аккумуляторов SK Innovation на строительство трех аккумуляторных заводов — двух в Кентукки и одного в Теннесси. Через совместное предприятие под названием BlueOvalSK обе компании намерены построить производства, способные выпускать аккумуляторов ёмкостью 129 ГВт-ч в год, что будет достаточно для 2 миллионов электромобилей ежегодно к 2026 году.

Программа ATVM была создана Конгрессом при администрации бывшего президента Джорджа Буша-младшего, выделившим 25 миллиардов долларов «для предоставления недорогого заемного капитала для производства топливоэффективных автомобилей и соответствующих компонентов в США». Помимо Tesla, финансирование в рамках этой программы также получил Nissan и Ford. В 2009 году, в разгар рецессии, компания получила 5,9 миллиарда долларов на реконструкцию заводов по всей стране и повышение энергоэффективности своих автомобилей. Часть плана включала переоборудование заводов для производства более экономичных компактных автомобилей, а не типично-американских пожирателей топлива (guzzler).

Tesla и Nissan выплатили свои кредиты, но Ford с трудом удалось снять долг с баланса. Обнародованные отчеты Ford показывают, что компания должна была выплатить 591 млн долларов в 2020 году, 591 млн долларов в 2021 году и 289 млн долларов в 2022 году. По состоянию на этот год кредит был полностью погашен. Но компактные автомобили, которые компания построила за счет первоначального кредита, с тех пор были сняты с производства.

Японская корпорация Panasonic считается давним партнёром крупнейшего производителя электромобилей Tesla, поскольку не только располагает совместным предприятием в Неваде, но и принимает активное участие в расширении поставок ячеек нового типоразмера 4680. Во второй половине этого десятилетия Panasonic начнёт снабжать тяговыми батареями компанию Mazda.

Источник изображения: Mazda

Об этом стало известно из совместного заявления Panasonic Energy и Mazda Motor на этой неделе, хотя сроки начала сотрудничества упоминаются достаточно размыто. Небольшому японскому автопроизводителю данное сотрудничество откроет доступ к каналам поставок тяговых аккумуляторов, которые будут производиться не только в Японии, но и в США. Самой Panasonic данный шаг выгоден с точки зрения снижения зависимости от Tesla, которая, по мнению отраслевых экспертов, не сможет вечно оставаться лидером рынка электромобилей. Помимо Tesla, у Panasonic пока не так много клиентов в сегменте электротранспорта: в США её батареи получает Lucid Group, а в Норвегии — Hexagon Purus.

Mazda начнёт получать с 2025 года цилиндрические аккумуляторные ячейки Panasonic, решающая стадия переговоров должна завершиться в конце текущего года. Не исключено, что помимо классических ячеек типоразмера 2170 японский автопроизводитель получит и более прогрессивные 4680. Последние Panasonic сможет выпускать не только в Японии, но и на строящемся предприятии в Канзасе, которое начнёт работу как раз в марте 2025 года. Компании даже могут создать совместное предприятие по производству тяговых батарей, как уточняют японские источники.

Расположенное по соседству с новой штаб-квартирой Tesla в Техасе предприятие способно выпускать не только электромобили, но и тяговые батареи на основе перспективных аккумуляторных ячеек типоразмера 4680. К настоящему времени здесь удалось выпустить уже 10 млн таких элементов питания, как стало известно на прошлой неделе.

Источник изображения: Tesla

Соответствующее заявление представители Tesla сделали в пятницу со страниц Twitter, как поясняет Electrek. Аккумуляторными ячейками такого типа должны оснащаться кроссоверы Model Y, выпускаемые в Техасе. Не исключено, что они будут применяться и при производстве электрических пикапов Cybertruck, которое стартует к концу третьего квартала, а вот собираемые в Неваде грузовики Semi пока оснащаются элементами типа 2170, которые производятся по соседству на совместном предприятии с Panasonic.

По приблизительным оценкам, 10 млн ячеек типа 4680 достаточно для оснащения ими 12 000 электрических кроссоверов Model Y. Это не так много в масштабах производства Tesla, поэтому в качестве дополнительного источника элементов типа 4680 выступает пилотная линия Tesla в Калифорнии. Наращивание объёмов локального производства в Техасе позволит компании сократить логистические расходы. В планы Tesla также входит выпуск аккумуляторных ячеек типа 4680 на предприятии в Неваде, а вот от производства их в Берлине компания отказалась.

Итальянские производители спорткаров уже высказывали мнение, что при переходе на электрическую тягу не нужно лишать любителей быстрых машин характерного акустического сопровождения, которое свойственно мощным автомобилям с ДВС. Компания Toyota Motor оказалась сторонником подобной идеи, заодно собираясь сохранить в электрических спорткарах ощущения, которые дарит машина с коробкой передач, подразумевающей ручное переключение.

Источник изображения: Toyota Motor

В январе, как напоминает Electrek, внук основателя Toyota Motor Акио Тоёда (Akio Toyoda) решил покинуть пост президента корпорации, чтобы впервые поставить у её руля человека, никак не связанного по родству со своим дедом. Перейдя в статус председателя совета директоров, Тоёда недавно столкнулся с некоторым недоверием акционеров в ходе процедуры своего переизбрания. Принимать участие в управлении разработкой новых моделей Акио Тоёда не прекращает, и одним из результатов его личного патронажа может стать появление первого электрического спорткара марки. Под эгидой гоночного подразделения Toyota Gazoo Racing (GR) разрабатывается скоростной электромобиль, и председателю совета директоров удалось проехаться на первом ходовом прототипе.

По динамическим показателям первый электрический спорткар марки должен оказаться на уровне или выше существующих моделей с ДВС типа GR Supra или GR Yaris, но пока нет уверенности в том, что электрическая машина со спортивными задатками станет серийной. Пока внук основателя Toyota Motor считает важным делать упор на удовольствии от вождения такой машины. Специалисты компании наделили прототип способностью имитировать ручное переключение передач и выжим сцепления, а придать особый аккомпанемент может генератор звука двигателя. Напомним, что идею с имитацией ручного переключения передач на электромобилях Toyota уже обкатывала ранее на прототипе Lexus.

Отдельно агентство Nikkei сообщило, что Toyota Motor сможет рассчитывать на получение субсидий в размере $841 млн на организацию локального производства тяговых аккумуляторов на территории Японии. Сколько в подобные проекты готова вложить сама Toyota, источники не сообщили. Такое решение правительства стало логичным на фоне недавнего доклада руководства автопроизводителя о намерениях вывести на рынок тяговые батареи различных типов, которые покроют потребности почти всех сегментов рынка, как увеличивая скорость зарядки и запас хода электромобилей, так и снижая себестоимость изготовления аккумуляторов. В комментариях японских чиновников упоминаются ещё две компании помимо Toyota, которые получат субсидии на производство аккумуляторов на территории Японии.

Выделенных в виде субсидий средств, по оценкам чиновников, должно в сочетании с вложениями инвесторов хватить для организации в Японии производства тяговых аккумуляторов совокупной ёмкостью 45 ГВт‧ч в год, а к концу десятилетия отечественных мощностей должно хватать на выпуск 150 ГВт‧ч в год. Конкурирующая Honda Motor намеревается построить совместное предприятие с GS Yuasa для выпуска тяговых батарей на территории Японии.

В погоне за тонким и изящным дизайном ноутбуков производители перестали использовать съёмные аккумуляторы, которые пользователь мог бы заменить самостоятельно. Парламент Евросоюза счёл это неприемлемым для экологичной экономики и требует запретить ноутбуки с вклеенными намертво батареями. Планшетов и смартфонов это не коснётся. Возможно, пока.

Источник изображения: Pixabay

До вступления в силу новых правил они должны быть утверждены советом ЕС. Ожидается, что это произойдёт нынешним летом. Впрочем, новые правила будут обязательными для исполнения только через три с половиной года. После этого пользователи ноутбуков в Европе должны получить гарантированную возможность самостоятельно менять аккумуляторы во всех новых мобильных компьютерах.

Разработанное положение направлено на переработку вышедших из строя аккумуляторов и на повторное использование материалов, особенно тех, которые добываются в зонах конфликтов и социальной напряженности. Простота замены аккумуляторов в ноутбуках облегчит сбор и утилизацию большего объёма отработанных батарей и, следовательно, даст больший выход и повторное использование ценного сырья.

Данное требование не будет распространяться на смартфоны и планшеты. Законодатели дают производителям выбор либо разрешить простую замену аккумуляторов, либо поддерживать определённые требования по производительности и долговечности. Иными словами, батареи мобильных устройств могут обязать быть более ёмкими с поддержкой большего числа циклов зарядки. Также могут быть предусмотрены исключения для устройств, защищённых от попадания влаги внутрь.

Кроме того, европейские парламентарии установили целевые показатели по сбору отработанных батарей. Так, с конца 2023 года должно собираться 45 % из выпущенных портативных батарей, затем 63 % к 2027 году и 73 % к 2030 году. Для батарей для «лёгкого транспорта» (самокатов и велосипедов) эта доля должна составить 51 % к 2028 году и 61 % к 2030 году. Для примера, в 2019 году, как сообщают источники, в ЕС было собрано для переработки 47 % проданных в Европе портативных батарей и аккумуляторов.

Также были согласованы определенные минимальные количества восстановленных материалов, которые обязательно должны использоваться при производстве новых батарей. Но это положение вступит в силу только через 8 лет. Это очевидным образом поможет смягчить дефицит ресурсов, если взрывной спрос на аккумуляторы продолжит свой рост, а он прогнозируется немаленький — в 14 раз к 2030 году.

Другие пункты новых правил включают «обязательное декларирование и маркировку углеродного следа для тяговых батарей, батарей для лёгкого транспорта, такого как электрические скутеры и велосипеды, и перезаряжаемых промышленных батарей ёмкостью более 2 кВт·ч» а также предусматривают «цифровой паспорт батареи» для этих продуктов. Более подробную информацию можно найти в обновленной Директиве о батареях.

Минпромторг одобрил заявку компании «Рэнера» (входит в «Росатом») на специнвестконтракт (СПИК) по производству литийионных батарей на гигафабрике в Калининградской области. Это даёт право компании называть аккумуляторы и батареи российскими ещё до запуска завода, который начнёт работу в конце 2025 года. До этого момента компания будет ввозить литиевые ячейки из Южной Кореи с принадлежащего ей предприятия Enertech, сообщает «Коммерсант».

Пример продукции «РЭНЕРА». Источник изображения: «Росатом»

«Бумажная» локализация производства ячеек, батарей и систем накопления энергии позволит компании «Рэнера» участвовать во множестве отечественных проектов задолго до запуска производства. Официально о подписании соглашения должны объявить на днях на ПМЭФ.

Например, признание литиевых ячеек южнокорейского производства российскими допустит компанию «Рэнера» к участию в конкурсе Москвы на поставку 400 тыс. батарей на сумму 130 млрд руб. Претендент обязан производить ячейки в Москве, но если освоение этого производства невозможно, то город закупит любые ячейки со статусом «сделано в России». Сегодня «Рэнера» собирает батареи из ячеек южнокорейского производства на площадке Московского завода полиметаллов (до 150 МВт·ч) и к концу года планирует начать сборку модулей в «Технополисе Москва» (до 320 МВт·ч).

В мае этого года стало известно, что «Рэнера» почти полностью выкупила акции южнокорейского производителя литиевых ячеек Enertech International (выкуплено 98,32 % акций). Покупка позволит на годы сократить отставание России в производстве передовых литиевых аккумуляторов. Технологии будут перенесены на производство батарей на гигафабрике в Калининградской области, в которое будет вложено свыше 51 млрд руб. Завод начнёт выпускать первую продукцию осенью 2025 года, а на полную запланированную мощность выйдет к 2030 году. Не исключено, что его возможности будут увеличены сверх плана.

Возможности производства к 2030 году должны составить порядка 4 ГВт·ч в год, чего будет достаточно для обеспечения тяговыми аккумуляторами не менее 50 тыс. электромобилей. Согласно планам «Росатома», корпорация надеется уже в период 2023–2025 годов продать батарей в объёме 690 МВт·ч на сумму 14,8 млрд руб. Это будут локализованные на бумаге аккумуляторы. К 2030 году объём продаж аккумуляторов должен увеличиться до 3,75 ГВт·ч и 35,6 млрд руб., большинство из которых уже будет выпущено в России.

Китайская компания BYD уже является вторым по величине производителем электромобилей после Tesla и вторым по величине производителем тяговых аккумуляторов после CATL, но выйти на лидирующие позиции она собирается в сфере производства натрий-ионных аккумуляторов, ради чего создаёт совместное предприятие с Huaihai Holding Group.

Источник изображения: Huaihai Holding Group

Как поясняет Electrek, партнёры сосредоточатся на производстве натрий-ионных тяговых батарей, которые уступают литийионным по плотности хранения электроэнергии, но оказываются заметно дешевле. По этой причине выпускаемые на совместном предприятии тяговые батареи будут ориентированы на использование в составе компактных недорогих электромобилей с небольшим запасом хода, которые весьма популярны в Китае и наверняка найдут себе место на европейском рынке при правильной ценовой политике.

Со стороны BYD формальным участником совместного предприятия выступит дочерняя компания FinDreams, которая как раз и специализируется на выпуске аккумуляторов. Huaihai Holding Group возьмёт на себя реализацию продукции совместного предприятия. Производственные мощности предполагается разместить в округе Сюйчжоу китайской провинции Цзянсу. Партнёры рассчитывают крупнейшими поставщиками натрий-ионных батарей для компактных электромобилей. Конкурирующая CATL, которая является бесспорным лидером мирового рынка тяговых батарей, тоже вкладывает средства в разработку натрий-ионных аккумуляторов, поэтому борьба за место под солнцем между китайскими гигантами должна быть ожесточённой.

Японская корпорация Toyota Motor хоть и является крупнейшим автопроизводителем в мире, в условиях стремительного перехода конкурентов на электротягу демонстрирует тревожащую инвесторов консервативность и неповоротливость. Обнадёжить их призван ряд заявлений, который руководство Toyota сделало накануне ежегодного собрания акционеров. Например, электромобили на основе твердотельных аккумуляторов Toyota начнёт продавать уже в 2027 или 2028 году.

Источник изображения: Toyota

По крайней мере, таков текущий план японского автопроизводителя, как отмечает Reuters. К 2026 году Toyota рассчитывает увеличить ежегодный объём реализации электромобилей подконтрольных ей марок до 1,5 млн штук в год. На данном этапе разработки специалистам Toyota удалось решить проблемы с надёжностью и долговечностью аккумуляторов с твердотельным электролитом, и теперь компания рассчитывает наладить серийный выпуск машин на их основе уже к 2027‒2028 годам. Машина на такой батарее сможет проезжать без подзарядки до 1200 км и восполнять запас хода примерно за десять минут.

Промежуточным этапом прогресса в сфере производства тяговых батарей для Toyota станет 2026 год, поскольку к этому времени компания предложит электромобили с более ёмкими аккумуляторами, позволяющими проезжать без подзарядки до 1000 км и восполнять заряд менее чем за двадцать минут. При этом стоить такая тяговая батарея будет на 20 % меньше, чем устанавливаемая в существующий электрический кроссовер Toyota bZ4X.

Не оставит без внимания Toyota и аккумуляторные батареи, сочетающий литий и фосфат железа (LFP). К 2026 или 2027 году она будет оснащать ими ряд своих электромобилей, добившись увеличения запаса хода на 20 % по сравнению с нынешним bZ4X (до 510 км в переднеприводном исполнении) и снижения себестоимости батареи на 40 %.

Когда-то Toyota была акционером Tesla и делилась с ней какими-то ноу-хау, но в будущем компании поменяются ролями с точки зрения обмена опытом. Toyota собирается взять на вооружение метод изготовления кузовных деталей, который Tesla применяет для упрощения конструкции транспортных средств. Крупные кузовные элементы будут изготавливаться монолитными на огромных прессах, как в случае с Tesla. Одновременно будет повышаться уровень автоматизации автосборочного производства за счёт расширения применения роботов и цифровых технологий.

Отдельным пунктом в списке инноваций, которые Toyota полна решимости внедрять на производстве, является улучшение аэродинамических параметров своей продукции. Сотрудничая с разработчиками ракетной техники из Mitsubishi Heavy Industries, японский автопроизводитель надеется опустить коэффициент аэродинамического сопротивления своих электромобилей ниже отметки в 0,2. Среди серийно выпускаемых электромобилей Lucid Air отличается сопоставимым значением этого коэффициента, при этом очертания кузова у этого седана довольно гармоничны с точки зрения пропорций и дизайна. Toyota рассчитывает приблизиться к 0,1 или чуть большей величине.

У своих партнёров Toyota намеревается закупать элементы силовой платформы для электромобилей более компактных размеров, использование которых освободит место под груз и пассажиров. Denso получит поддержку от Toyota в вопросе разработки полупроводников на основе карбида кремния, обладающих более высоким КПД при использовании в инверторах. Стоимость силовой установки электромобиля за счёт перехода на компоненты из карбида кремния можно будет снизить на 50 %, по подсчётам Toyota.

Отрицательные температуры плохо сказываются на способности литиевых аккумуляторов не только отдавать заряд, но и получать его, поэтому время зарядки на морозе увеличивается, поскольку батарея должна сперва подогреться до оптимальной температуры. Китайская компания Greater Bay Technology разработала батарею, которой на это требуется не более пяти минут.

Источник изображения: Greater Bay Technology, WeChat

Как поясняет Electrek, компания Greater Bay Technology от материнской автомобильной корпорации GAC Motor отделилась ещё в 2020 году, но даже за столь короткое время существования смогла вывести на рынок батареи на базе ячеек типа XFC с возможностью полного восстановления заряда всего за 15 минут. Под маркой Aion уже выпускаются кроссоверы V Plus, использующие эту технологию.

Следующим шагом для китайского стартапа будет выпуск батарей серии Phoenix, которые сочетают способность хранить достаточный для преодоления 1000 км заряд с продвинутой системой терморегуляции. Низкопрофильные вставки из особых материалов повышают теплопроводность, способствуя как более быстрому охлаждению батареи при нагреве в рабочем состоянии, так и более быстрому подогреву перед началом зарядки в мороз. Например, поднять температуру батареи от минус 20 до плюс 25 градусов Цельсия такая система способна всего за пять минут.

Более того, увеличение заряда с 10 до 80 % происходит всего за шесть минут при использовании платформ с рабочим напряжением от 300 до 1000 В. Скорость теплообмена внутри батареи в 18 раз выше, чем у традиционных для отрасли решений. Автопроизводитель в итоге получает возможность в три раза ускорить изменение рабочей температуры тяговой батареи за счёт принудительных мер. GAC обещает внедрить данную технологию на электромобилях марки Aion в следующем году, но когда подобные решения будут доступны за пределами Китая, не уточняется.

До сих пор было принято считать, что так называемые LFP-батареи обеспечивают более высокий эксплуатационный ресурс и низкую стоимость, но более дорогие тяговые аккумуляторы на основе никеля и кобальта при этом лидируют по плотности хранения заряда, а потому обеспечивают более высокий запас хода. В Китае создан новый тип аккумуляторов, который сочетает относительную дешевизну с возможностью обеспечить запас хода без подзарядки до 1000 км.

Источник изображения: Gotion High-Tech

Именно специализация на литиевых аккумуляторах с фосфатом железа (LFP) позволяет китайским производителям занимать лидирующие места на рынке, а заодно и способствовать бурному развитию отечественного рынка электромобилей. Нет ничего удивительного, что совершенствовать тяговые батареи компания Gotion High-Tech решила именно на базе LFP-состава, добавив в него марганец. Исполнительный президент компании Чэн Цянь (Cheng Qian) в телефонном интервью Bloomberg назвал анонс таких батарей «скачком по плотности хранения энергии».

По словам представителей компании, LFP-батареи в своём классическом исполнении предлагают плотность хранения электроэнергии не более 190 Вт·ч/кг, но Gotion High-Tech за счёт добавления в их состав марганца удалось поднять этот потолок до 240 Вт·ч/кг. Это позволяет как создавать более лёгкие тяговые батареи при сохранении запаса хода, так и увеличивать последний из параметров при сохранении прежних габаритных размеров и массы.

Gotion High-Tech входит в десятку ведущих поставщиков тяговых аккумуляторов в мире, занимая восьмое место по версии SNE Research. По данным производителя, LMFP-аккумуляторы оказываются на 5 % дешевле LFP-батареи сопоставимой ёмкости. При сравнении с никель-кобальтовыми аккумуляторами выгода достигает 20 или 25 %. Кроме того, LMFP-аккумуляторы безопаснее своих более дорогих NMC-сородичей с точки зрения угрозы воспламенения. По оценкам аналитиков Rho Motion, аккумуляторы типа LMFP могут к 2040 году занять до 6 % рынка, обойдя прочие зарождающиеся альтернативы типа натрий-ионных батарей.

Gotion High-Tech приступит к производству LMFP-батарей семейства Astronino во втором квартале следующего года на двух предприятиях в Китае. К другим преимуществам LMFP-батарей этой марки можно будет отнести способность быстро восполнять заряд. На станции экспресс-зарядки со ступенчатым управлением мощностью восстановить заряд тяговой батареи с 10 до 80 % можно будет примерно за 18 минут. Батареям семейства Astronino уже удалось успешно пройти испытания на безопасность.

Переход к углеродной нейтральной энергетической инфраструктуре вызовет ещё больше перекосов по уровню обеспечения различных регионов источниками энергии. У кого-то её будет в избытке, а кому-то будет не хватать. Частично решить эту проблему призвана концепция «аккумуляторного танкера», разрабатываемого молодой японской компанией PowerX. Первое судно для перевозок электроэнергии на средние расстояния сойдёт со стапелей в 2025 году.

Источник изображения: PowerX

Как поясняют представители японского стартапа, возможности подобных танкеров по транспортировке электроэнергии на дальние расстояния сейчас сдерживаются исключительно плотностью хранения электроэнергии в массовых литиевых аккумуляторах типа LFP, которые компания намеревается производить самостоятельно с учётом специфики их эксплуатации на морском транспорте. Суть предложения PowerX проста — компания собирается выпускать морские танкеры, способные перевозить хранимую в крупных аккумуляторных системах электроэнергию на значительные расстояния.

Источник изображения: PowerX

Судно Battery Tanker X первого поколения, как ожидается, в максимальной конфигурации сможет перевозить до 96 систем хранения электроэнергии совокупной ёмкостью 241 МВт·ч на расстояние около 300 км. Как только специалистам удастся повысить плотность хранения электроэнергии в батареях, танкерам PowerX будут по плечу и более высокие ёмкости в сочетании с более продолжительными путешествиями. Дебютный танкер должен обладать длиной 140 метров, шириной 18,6 метра и осадкой не более 6 метров. Фирменные станции экспресс-зарядки предлагается устанавливать в морских портах, располагающих адекватной инфраструктурой для передачи подобной мощности на бортовые аккумуляторы. Зарядка будет одновременно вестись сразу по нескольким каналам, порталы для подключения кабелей предусмотрены по каждому из бортов.

Судно также имеет продвинутую систему мониторинга за состоянием аккумуляторов, собственную систему подзарядки из солнечных батарей, а также адекватную систему охлаждения. Судостроительная компания из Японии, с которой сотрудничает стартап, намеревается спустить на воду первый танкер в 2025 году, уже через год он примет участие в тестовых перевозках. Подобные танкеры могут выпускаться в различных типоразмерах сообразно спектру решаемых задач. Они помогут оптимизировать оборот электроэнергии между островными государствами региона, хотя основатели PowerX убеждены, что применение таким танкерам найдётся по всему мировому океану.

Более половины мировых объёмов производства тяговых аккумуляторов обеспечивают всего две китайские компании — CATL и BYD, а всего в десятке лидеров производителям из КНР принадлежат шесть мест. По оценкам Benchmark Minerals, даже к 2030 году Китай будет выпускать в два раза больше аккумуляторов, чем все прочие страны сообща, и поколебать его лидерство не удастся никому.

Источник изображения: BYD

Китайские поставщики, как поясняет The New York Times, контролируют 41 % мирового рынка кобальта и 28 % мирового рынка лития, причём основная часть сырья поступает в КНР из других стран. Китайские компании являются акционерами многих добывающих компаний на пяти континентах нашей планеты. Конго является крупнейшим добытчиком кобальта, и китайские инвесторы уже скупили основную часть месторождений в этой стране. По графиту КНР контролирует 78 % мирового рынка, добывая его на родине с относительно низкими затратами, по марганцу и никелю — 5 и 6 % соответственно. Сделки китайских инвесторов с компаньонами в Индонезии сделают КНР крупнейшим игроком в мире на рынке поставок никеля уже к 2027 году.

Специфика горнодобывающей промышленности сейчас тоже играет на руку Китаю, поскольку новое месторождение для выхода на проектную мощность может требовать до двадцати лет времени, а потому даже самым амбициозным конкурентам будет сложно угнаться за китайскими компаниями.

В сфере переработки минералов, используемых при производстве аккумуляторов, Китай тоже опережает прочие страны. Поднебесная контролирует 95 % мирового рынка услуг по переработке марганца, 73 % кобальта, 70 % графита и 67 % лития. По мнению экспертов, энергоёмкий процесс переработки минералов в Китае активно субсидируется властями, которые удерживают энерготарифы для промышленности на щадящем уровне. Токсичность некоторых видов такой деятельности китайские власти заботит в меньшей степени, чем правительства других стран.

На уровне производства компонентов для аккумуляторов Китай тоже остаётся безоговорочным лидером, контролируя 74 % рынка сепараторов и 82 % рынка электролитов. Делая ставку на выпуск более дешёвых катодов на основе лития и фосфата железа (LFP), компания заняла половину мирового рынка катодов в целом. Это в известной степени сыграло на руку и компаниям CATL и BYD, которые специализируются на выпуске LFP-аккумуляторов в огромных количествах. В Китае производится 73 % катодов на основе никеля, марганца и кобальта (NMC), а также 99 % катодов LFP-типа.

Наконец, готовых тяговых аккумуляторов Китай выпускает в количествах, соответствующих 66 % ёмкости мирового рынка. По оценкам отраслевых экспертов, китайские компании могут выпускать аккумуляторные ячейки с вдвое более низкими затратами по сравнению с предприятиями в Северной Америке или Европе. В этой стране дешевле рабочая сила, а также достаточно поставщиков технологического оборудования. Непосредственно 54 % мирового объёма производства электромобилей приходятся на Китай. Любая другая страна практически не имеет шансов повторить успех Китая в превращении в самодостаточного производителя аккумуляторов. Компаниям за пределами Китая так или иначе придётся кооперироваться с местными производителями, по мнению аналитиков.

Учёные из Института им. Макса Планка (MPI-P) исследовали микроструктуру твердотельных литиевых аккумуляторов, вдохновившись наблюдением за ростом сталактитов и сталагмитов в пещерах. Первые растут сверху, а вторые — снизу. Похожим образом в твердотельных батареях растут дендриты из металлического лития. Но прежде никто не изучал вопросы, на каком электроде начинается рост дендритов и что его к этому подталкивает и, главное, как этого избежать.

Поиски корней дендритов в электродах батарей. Источник изображения: Xue Zhang / MPI-P

Команда исследователей MPI-P из департамента Ганса-Юргена Бутта (Hans-Jürgen Butt) в деталях изучила атомное строение твердотельных электролитов и электродов от физического строения до карты распределения электронов в кристаллической решётке. В качестве основного инструмента использовался метод зондовой силовой микроскопии Кельвина (KPFM). Подход позволяет создать карту распределения зёрен кристаллов в поликристаллических материалах и отобразить межзёренные границы. Также KPFM даёт возможность измерить потенциалы на поверхности материала (оценить величину заряда).

Выяснилось, что на межзёренных границах отрицательного электрода (на катоде) в процессе заряда и разряда батарей с твёрдым электролитом скапливаются электроны. При прохождении через такие скопления ионов лития (что происходит в момент зарядки и разрядки аккумуляторов) они захватывают электроны и восстанавливаются до металлического лития. На аноде такие процессы практически не наблюдались.

Тем самым стало абсолютно понятно, что «во всём виноват катод» и исследователям необходимо более пристально изучить его для подавления процессов роста игл дендритов, которые в процессе работы аккумулятора буквально протыкают его насквозь до возникновения короткого замыкания. Своими выводами учёные поделились в статье в журнале Nature Communications, которая свободна доступна по этой ссылке.

Следствием проделанной работы может стать появление намного более безопасных и долговечных батарей с твёрдым электролитом, которые будут невоспламеняемые и более энергоёмкие, чем привычные литиевые аккумуляторы с жидким электролитом.

Компания Tesla со времён раннего сотрудничества с корпорацией Panasonic в области производства аккумуляторных ячеек придерживается использования элементов классической цилиндрической формы, но с точки зрения компоновки они имеют определённые недостатки. Как стало известно из заявки Tesla, в Шанхае компания собирается наладить производство аккумуляторов пакетного типа.

Источник изображения: LG Energy Solution

Согласно полученной недавно информации, Tesla закупает тяговые аккумуляторы у четырёх крупнейших производителей: CATL, BYD, LG Energy Solution и Panasonic. Как минимум первые три компании специализируются на выпуске аккумуляторных ячеек призматической формы или пакетных элементов, которые позволяют оптимально заполнять пространство, приближённое по форме к параллелепипеду.

С какими целями Tesla собирается наладить в Шанхае самостоятельный выпуск аккумуляторов пакетного типа, сказать сложно, но соответствующая заявка уже подана местным властям, как сообщает Reuters со ссылкой на официальную документацию. В ней отмечено, что на первых порах Tesla будет выпускать ежегодно аккумуляторов этого типа совокупной ёмкостью не более 20000 А·ч. По сути, этого не хватит даже на комплектацию одной тяговой батареи для кроссовера Tesla Model Y. Ранее в своих электромобилях Tesla такие аккумуляторы никогда не применяла. Не исключено, что им найдётся применение в сфере стационарных систем хранения электроэнергии.

Последние Tesla также намеревается выпускать в Шанхае, так что эти планы могут быть взаимосвязаны. Попутно компания подала заявку на расширение производства силовых установок электромобилей в Шанхае с нынешних 1,25 млн штук в год до 1,75 млн штук. По сути, это позволит компании пропорционально увеличить объёмы выпуска машин в Шанхае. В прошлом году здесь было собрано 726 тысяч электромобилей Model 3 и Model Y, что превышает половину всего годового объёма выпуска по миру в целом. Сейчас предприятие в Шанхае способно собирать более миллиона электромобилей в год. До конца текущего года Tesla рассчитывает выпустить не менее 1,8 млн электромобилей.

Все ведущие автопроизводители в той или иной мере вовлечены в разработку твердотельных аккумуляторов, которые позволят сократить массу электромобилей, увеличить запас хода, ускорить процесс зарядки и повысить безопасность. Porsche считает возможным увеличение запаса хода электромобилей до 1300 км за счёт перехода на использование другого химического состава анодов у традиционных аккумуляторов с жидким электролитом, хотя и на твердотельные батареи делает определённую ставку.

Источник изображения: Porsche

В структуре автоконцерна Volkswagen марка Porsche является одним из локомотивов электрификации модельного ряда, поскольку в премиальном сегменте проще оправдывать сопутствующие этому процессу высокие расходы. По данным ресурса Carscoops, который ссылается на сотрудничающих с Porsche учёных и инженеров, замена графита на кремний в составе анодов тяговых аккумуляторов позволит увеличить плотность хранения энергии до десяти раз, а восполнить заряд с 5 до 80 % можно будет менее чем за 15 минут.

Правда, у таких анодов есть существенный недостаток в виде повышенной способности расширяться при абсорбции лития — это сокращает ресурс батарей. Специалистам компании приходится бороться с этим за счёт ограничения доли кремния в составе анода, сейчас её удалось довести до 80 %. Одновременно ведутся работы по повышению содержания никеля в катодах, что позволяет увеличить скорость зарядки и получаемую мощность.

Сочетая новый химический состав аккумуляторов и более плотную упаковку, поддерживаемые Porsche специалисты рассчитывают уже в ближайшие годы увеличить запас хода электромобилей до 1300 км. Дальнейший переход на твердотельные аккумуляторы позволит увеличить запас хода флагманских моделей электромобилей ещё на 30 или 50 %. Некоторого прогресса удастся добиться и на стороне зарядных станций. Их мощность планируется увеличить до 500 кВт, но для этого жидкостному охлаждению придётся подвергать даже зарядные разъёмы, не говоря уже о силовых кабелях.