Намерения Ford освоить в Мичигане выпуск литиевых аккумуляторов с фосфатом железа по технологиям китайской CATL не были тайной с минувших выходных, но только в понедельник американский автогигант подтвердил запустить это производство к 2026 году. Это позволит оснащать данными аккумуляторами по 400 тысяч электромобилей ежегодно и расширить сферу применения LFP-аккумуляторов в модельной линейке Ford.

Источник изображения: Electrek

Напомним, что использовать LFP-аккумуляторы CATL китайского производства Ford Motor намеревается с текущего года, поскольку начнёт оснащать ими свои электромобили Mustang Mach-E. В следующем году на использование таких батарей перейдёт часть пикапов Ford F-150 Lightning. Когда в 2026 году предприятие в Мичигане сможет наладить выпуск LFP-аккумуляторов совокупной ёмкостью 35 ГВт·ч, то при условии ежегодного выпуска 2 млн электромобилей Ford получит возможность оснащать батареями данного типа каждый пятый экземпляр транспортного средства. CATL предоставит Ford свои технологии в рамках лицензионного договора и обеспечит техническую поддержку производства. Такая схема сотрудничества, по замыслу Ford, должна свести к минимуму политические риски и сохранить доступ автогиганта к государственным субсидиям.

Как отмечает Electrek, на презентации представители Ford уже продемонстрировали LFP-батарею китайского производства для электромобиля Mustang Mach-E в стандартной комплектации. Доступная для использования ёмкость батареи выросла с 70 до 78 кВт·ч. В нормальных условиях это позволит увеличить запас хода электромобиля, но важно помнить, что LFP-батареи плохо приспособлены для эксплуатации при отрицательных температурах, поскольку на холоде быстро теряют заряд.

Зато LFP-батареи гораздо безопаснее версий с содержанием никеля, марганца и кобальта с точки зрения угрозы возгорания, как отмечает Ford. Это позволило плотнее разместить ячейки в батарее и отчасти компенсировать их более низкую плотность хранения заряда. Конечно, главными преимуществами LFP-батарей в глазах Ford остаются более низкая стоимость и более высокая продолжительность цикла эксплуатации, а также использование в производстве менее дефицитных материалов. Исследования показали, что нынешние владельцы электромобилей марки Ford в большинстве своём ежедневно проезжают около 50 км, так что опасения по поводу скромного запаса хода таких машин не особо угрожают практичности.

На строительство предприятия в Мичигане Ford потратит $3,5 млрд, обеспечив с 2026 года создание 2500 новых рабочих мест. В дальнейшем LFP-батареи местного производства будут использоваться в других моделях электромобилей этой марки. С 2019 года Ford объявила об участии в проектах по производству батарей в США на общую сумму $17,6 млрд, и предприятие в Мичигане является лишь одним из четырёх, которые будут обслуживать потребности компании в тяговых аккумуляторах. К 2026 году Ford также рассчитывает выйти на норму прибыли в производстве электромобилей не ниже 8 %, использование более дешёвых LFP-батарей будет этому способствовать.

Долгое время считалось, что американские власти не позволят китайскому гиганту CATL, который сейчас контролирует 37 % мирового производства литиевых аккумуляторов для электромобилей, освоить выпуск такой продукции на территории США. Судя по всему, при поддержке партнёра в лице Ford Motor такой проект удастся осуществить в штате Мичиган.

Источник изображения: CATL

По крайней мере, об этом сообщило со ссылкой на собственные осведомлённые источники агентство Bloomberg. К западу от Детройта расположится совместное предприятие Ford и CATL по выпуску тяговых батарей для электромобилей, оно обеспечит работой около 2500 местных жителей. О достижении договорённости между участниками проекта может быть объявлено уже на следующей неделе.

Представители Ford Motor пояснили, что и ранее сообщали о заинтересованности в использовании технологий CATL для локализации производства батарей, пригодных для использования в электромобилях этой американской марки. Наличие местного предприятия в США позволит продукции Ford претендовать на участие в программе субсидирования продаж электромобилей. Граждане страны получат право сэкономить до $7500 при покупке электромобиля локальной сборки — при условии, что и тяговая батарея изготовлена в Северной Америке или стране, с которой у США имеется соглашение о свободной торговле. Власти страны изначально были настроены против субсидирования продаж электромобилей, которые содержали определённое количество материалов китайского производства, но компанию Ford, по всей видимости, это не особо смущает.

Первоначальная схема сотрудничества с CATL подразумевала, что китайский партнёр предоставит только технологии для производства тяговых аккумуляторов, а работать на предприятии, полностью принадлежащем Ford, будут исключительно сотрудники последней из компаний. Предполагалось, что это позволит американскому автогиганту претендовать на участие в программе государственного субсидирования. Ранее стороны рассматривали организацию такого производства в штате Вирджиния, но местный губернатор назвал CATL «китайским троянским конём» и высказался с осуждением этой идеи.

Ford Motor ранее объявила о готовности потратить $11,4 млрд на организацию производства тяговых аккумуляторов в штатах Теннесси и Кентукки, но теперь Мичиган готов составить им конкуренцию. Летом компания Ford объявила о готовности начать использовать более дешёвые LFP-аккумуляторы в электромобилях Mustang Mach-E, а с 2024 года начать оснащать ими пикапы F-150 Lightning, чтобы увеличить объёмы выпуска таких машин. Со временем Ford рассчитывает довести объёмы их выпуска на территории Северной Америки до 40 ГВт·ч в год, но на первых порах их придётся импортировать из Китая. Компания CATL как раз специализируется на производстве батарей типа FLP. Чтобы увеличить объёмы выпуска электромобилей до 2 млн штук к концу 2026 года, Ford Motor готова инвестировать $50 млрд. В прошлом году Ford удалось стать вторым после Tesla поставщиком электромобилей на американский рынок. Последняя, впрочем, всё равно контролирует почти две трети рынка США, и недавние снижения цен на продукцию Tesla призваны сохранить эти позиции.

Джеффри Брайан Стробел (JB Strauel) является не только бывшим техническим директором Tesla, но и одним из основателей компании, чего нельзя сказать о действующем генеральном директоре Илоне Маске (Elon Musk). Недавно основанная Стробелом компания Redwood Materials получила от властей США целевую ссуду в размере $2 млрд, которая поможет ей расширить свою площадку в Неваде по переработке отслуживших своё литиевых аккумуляторов.

Источник изображения: Redwood Materials

Как уже отмечалось ранее, в планы Redwood Materials входит десятикратное увеличение производственных мощностей на территории США. Сейчас она ежегодно перерабатывает батареи общей ёмкостью 10 ГВт‧ч, чего теоретически должно хватать для выпуска тяговых батарей для сотен тысяч электромобилей. В этом десятилетии Redwood Materials намеревается довести долю потребляемого автомобильной отраслью вторичного сырья до половины от общего объёма.

В недавнем интервью CNBC Джеффри Брайан Стробел заявил следующее: «Спрос на батареи и электромобили в США растёт, но предстоит преодолеть долгий путь, прежде чем основные источники сырья переедут непосредственно в США». Поскольку основатель Redwood Materials ранее сообщал, что в один прекрасный день весь мировой автопром сможет обходиться исключительно вторичным сырьём для изготовления тяговых батарей, то в этом контексте Стробел наверняка имел в виду процесс развития вторичной переработки литиевых аккумуляторов на территории США.

Министерство энергетики страны недавно выделило Redwood Materials целевую ссуду на $2 млрд для расширения производственного кластера по переработке тяговых батарей в Неваде. Известно, что компания также готова потратить $3,5 млрд на строительство предприятия в Южной Каролине, но обсуждаемая ссуда покрывает лишь потребности проекта в Неваде. Эти деньги придётся вернуть государству, так что Redwood Materials нужно будет добиться успешного функционирования комплекса по переработке батарей в Неваде.

Представители американского энергетического ведомства пояснили, что США должны в ближайшее время не только развивать предприятия по переработке использованных батарей, но и активнее добывать первичное сырьё на своей территории. Только так можно будет снизить себестоимость тяговых батарей и в целом повысить доступность электротранспорта для граждан с ограниченными доходами. Закон о снижении инфляции, принятый в США, позволяет министерству выделить на возвратной основе до $55 млрд на стимулирование развития всей необходимой для электротранспорта инфраструктуры.

На предприятии Redwood Materials в Неваде уже в пилотном режиме изготавливается из вторичного сырья медная фольга, которая используется при производстве анодов тяговых аккумуляторов. При поддержке государства производственные мощности планируется расширить до состояния, позволяющего снабжать таким сырьём до 1 млн электромобилей в год. Что характерно, являющаяся партнёром этой компании Tesla намеревается пользоваться услугами и других поставщиков вторичного сырья, а также заниматься переработкой отслуживших своё тяговых батарей самостоятельно.

Китайские конкуренты продолжают теснить прочих производителей тяговых аккумуляторов для электромобилей: по итогам прошлого года им удалось увеличить свою долю рынка с 48,2 до 60,4 %, а в десятке лидеров отрасли прописались шесть компаний из Китая. Тройка южнокорейских производителей при этом сократила свою совокупную долю с 30,2 до 23,7 %. Даже в таких условиях два из корейских производителей смогли серьёзно нарастить выручку и операционную прибыль.

Источник изображения: LG Energy Solution

Новая статистика опубликована агентством SNE Research, соответствующие данные приводит южнокорейское издание Business Korea. Второе место в мировом рейтинге всё ещё занимает LG Energy Solution, но её доля за год сократилась с 19,7 до 13,6 %. При этом компания смогла увеличить выручку на 43 % до $20,3 млрд, а операционная прибыль выросла на 58 %. Четвёртый квартал прошлого года для LG Energy Solution был особенно удачным, поскольку увеличил выручку компании сразу на 92 %. К тому моменту в США начало выдавать продукцию совместное предприятие с General Motors. Поскольку корейский поставщик аналогичным образом сотрудничает с Hyundai Motor, Honda Motor и Stellantis, в ближайшее время без заказов он точно не останется. Фактически, уже сейчас LG Energy Solution располагает портфелем заказов на сумму $300 млрд. В прошлом году компании удалось выпустить тяговые батареи совокупной ёмкостью 70,4 ГВт‧ч, увеличив объёмы производства на 18,5 %.

SK On (SK Innovation) заняла пятое место по итогам прошлого года, её доля сократилась с 5,7 до 5,4 % рынка, хотя объёмы производства и выросли на 61,1 % в ёмкостном выражении. Выручка увеличилась на 150 % до $6 млрд, но год пришлось завершить с операционными убытками из-за высоких расходов на строительство новых предприятий и масштабирование производства тяговых батарей. Компания возводит заводы в США, Венгрии и Китае, лишь в следующем году рассчитывая выйти на безубыточность.

Samsung SDI довольствовалась по итогам прошлого года шестым местом и долей не более 4,7 %, которая сократилась на 0,1 процентного пункта. Выручка компании подскочила на 48 % до $16 млрд, а операционная прибыль выросла на 69 %. По оценкам Samsung SDI, в этом году ёмкость рынка тяговых батарей для электромобилей вырастет на 40 %. В прошлом году она увеличила объёмы выпуска тяговых аккумуляторов на 68,5 %.

Лидером мирового рынка продолжает оставаться китайская CATL, которая почти удвоила объёмы выпуска аккумуляторов в прошлом году до 191,6 ГВт‧ч. Её доля рынка при этом выросла с 33 до 37 %. В пятёрку лидеров входит и китайская BYD, которая в прошлом году смогла увеличить объёмы выпуска батарей сразу на 167,1 % до 70,4 ГВт‧ч, её доля в результате выросла с 8,7 до 13,6 %. Замыкают десятку лидеров четыре китайские компании: CALB, Gotion, Sunwoda и Farasis. Они смогли в прошлом году увеличить объёмы производства тяговых аккумуляторов от двух до трёх раз каждая.

Женевский центр бизнеса и прав человека и Центр бизнеса и прав человека им. Стерна Нью-Йоркского университета сообщают, что добыча кобальта кустарным способом становится ключом к росту глобального производства аккумуляторов. Экспертов беспокоит, что отсутствие государственного регулирования на кустарных объектах ведёт к бесправию, угнетению и утрате здоровья работников, часто — детей. Покупатели сырья в ответе за происходящее и в их силах это изменить.

Кобальт, как и золото, никель и ряд других металлов и минералов относится к так называемым «минералам конфликтов» или, как их называли раньше, к «кровавым минералам». Все ведущие производители электроники, включая, например, компанию Intel, раньше постоянно сообщали о снижении закупок сырья из источников, связанных с военными конфликтами или с кустарной добычей. По мере расширения производства аккумуляторов, без которых будущее электромобилей просто невозможно, в список «минералов конфликтов» вошёл также кобальт, 70 % мировой добычи которого приходится на Демократическую Республику Конго.

По имеющимся данным, 20 % добычи кобальта в ДРК приходится на небольшие кустарные шахты. Это означает, что там отсутствует даже минимальные требования к оплате и безопасности труда. Эксперты призывают покупателей сырья не фильтровать закупки у государственных шахт и у частников — без объёмов частников мировое производство аккумуляторов не будет удовлетворено, — а вместо этого требовать оформлять работу кустарных шахт в тех же рамках, как и государственных.

У компаний Chemaf Sarl (местный добытчик), Trafigura, НПО Pact и местного горнодобывающего кооператива был положительный опыт реорганизации работы частных шахт Mutoshi. Правда, пандемия COVID-19 и государственные службы ДРК приостановили инициативу и на шахтах Mutoshi условия работы стали «как раньше». Но эксперты считают, что при определённой настойчивости закупщиков сырья по отношению к владельцам частных шахт можно добиваться положительных тенденций.

На мировую добычу кобальта приходится не менее 10 % добываемого кустарным способом сырья, а это огромное число людей, жизнь и рабочие условия которых необходимо стараться улучшать, иначе экологически чистая жизнь одних граждан планеты будет оборачиваться нищетой и увечьями другой.

«Необходимо, чтобы компании признали эту возможность для содействия формализации и ответственной добыче кобальта, чтобы внести свой вклад в глобальный энергетический переход, который будет не только "зеленым", но и справедливым», — резюмируют авторы доклада.

По предварительным прогнозам, в этом году планируется добавить 54,5 ГВт новых электрогенерирующих мощностей в энергосистему США в 2023 году. 54 % этих мощностей будет приходиться на солнечную энергетику. На втором месте с 17 % окажутся системы аккумулирования энергии. И впервые за 30 лет будут введены в строй два новых атомных энергоблока.

Источник изображения: pexels.com

Несмотря на тенденцию к росту за последнее десятилетие, в 2022 году прирост солнечных мощностей коммунальных предприятий снизился на 23 % по сравнению с 2021 годом. Ожидается, что некоторые из отложенных в 2022 году проектов запустятся в 2023 году, когда разработчики планируют установить в США 29,1 ГВт мощностей солнечной генерации, что более чем вдвое превысит текущий рекорд (13,4 ГВт в 2021 году). В 2023 году больше всего новых солнечных энергомощностей, безусловно, будет установлено в Техасе (7,7 ГВт) и Калифорнии (4,2 ГВт), что в совокупности составит 41% запланированных новых солнечных мощностей.

Источник изображения: U.S. Energy Information Administration

Ёмкость систем аккумулирования энергии в США быстро росла за последние пару лет. В 2023 году она, вероятно, увеличится более чем вдвое. Разработчики сообщили о планах добавить 9,4 ГВт аккумуляторных мощностей к существующим 8,8 ГВт. Системы хранения на базе аккумуляторов все чаще устанавливаются в проектах ветровой и солнечной энергетики. Ветер и солнце являются непостоянными источниками генерации, аккумуляторы могут накапливать избыточную электроэнергию от ветряных и солнечных источников для последующего использования. Ожидается, что в 2023 году 71 % новых аккумуляторных батарей будет находиться в Калифорнии и Техасе, штатах со значительными солнечными и ветровыми мощностями.

Девелоперы планируют в 2023 году построить 7,5 ГВт новых мощностей, работающих на природном газе, 83% из которых приходится на парогазовые установки. Ожидается, что в 2023 году будут введены в эксплуатацию две крупнейшие электростанции на природном газе: Guernsey мощностью 1836 МВт в Огайо и энергетический центр CPV Three Rivers мощностью 1214 МВт в Иллинойсе.

Источник изображения: U.S. Energy Information Administration

В 2023 году планируется добавить в энергосистему США 6,0 ГВт ветроэнергетических мощностей. Ежегодный прирост ветроэнергетических мощностей в США начал замедляться после рекордного увеличения более чем на 14 ГВт как в 2020, так и в 2021 году. Наибольший объём ветроэнергетических мощностей будет добавлен в Техасе в 2023 году — 2,0 ГВт. Единственной морской электростанцией, которая, как ожидается, будет введена в эксплуатацию в этом году станет система мощностью 130 МВт в Нью-Йорке под названием South Fork Wind.

Источник изображения: pexels.com

Два новых ядерных реактора на АЭС Vogtle в Джорджии должны быть введены в эксплуатацию в 2023 году, на несколько лет позже, чем планировалось изначально. Реакторы общей мощностью 2,2 ГВт являются первыми новыми ядерными блоками, построенными в США за более чем 30 лет.

Американский стартап B2U Storage Solutions нашёл эффективное применение бывшим в употреблении аккумуляторам для электромобилей. Сотни батарей, объединённые в единую сеть, подключили к местной энергосистеме и используют их в качестве дополнительной системы хранения энергии. По словам B2U Storage Solutions, это позволяет значительно снизить издержки при хранении электроэнергии, полученной от солнечных и ветряных станций.

Источник изображений: Reuters

По словам руководства B2U Storage Solutions, в их распоряжении находится энергоустановка ёмкостью 25 МВт·ч, состоящая из 1300 бывших в употреблении аккумуляторных батарей для электромобилей. Она подключена к солнечной электростанции, расположенной в калифорнийском городе Ланкастер. Как отметил исполнительный директор компании Фриман Холл (Freeman Hall), этот проект по продаже электроэнергии на оптовом рынке считается первым в своём роде, и принёс B2U Storage Solutions в прошлом году $1 млн. Сама компания B2U Storage Solutions была основана в 2019 году при финансовой поддержке японской торговой компании Marubeni Corp.

Хотя технология находится в зачаточном состоянии, в перспективе она позволит задействовать миллионы бывших в употреблении аккумуляторных батарей, появление которых прогнозируется с приходом массовой электрификации транспорта в ближайшие годы. Кроме того, это более экономичный способ использования огромного количества аккумуляторов, необходимых для хранения солнечной и ветровой энергии при пасмурной и безветренной погоде.

Особенность массива аккумуляторных батарей B2U Storage Solutions заключается в том, что автомобильные батареи здесь используются без всяких доработок и изменений. Их просто помещают в небольшие конструкции при сохранении оригинального корпуса. Использование аккумуляторных батарей таким образом позволяет не только продлевать жизнь самим батареям, но также снижать затраты на ресурсы и издержки при эксплуатации таких энергоустановок. По оценкам Холла, такая система, как у B2U, может снизить капитальные затраты на аккумуляторные батареи примерно на 40 %.

«С учётом затраченных сил на создание такого массива, вторая жизнь и повторное использование помогают сделать общий жизненный цикл аккумуляторных батарей более энергоэффективным. Вы получаете максимальную отдачу с такого проекта», — отмечает Холл.

По его словам, со временем аккумуляторные батареи, использующиеся в автомобилях, деградируют и теряют запас ёмкости. Однако они по-прежнему имеют ценность в качестве стационарных хранилищ, к которым предъявляются более мягкие технические требования. Например, те же батареи в энергоустановке B2U были произведены не более 8 лет назад и ранее использовались в электромобилях компаний Honda и Nissan.

Реформирование энергетической системы в эпоху перехода на возобновляемые источники таит в себе определённые технические вызовы. В частности, большинство энергетических установок, вырабатывающих электроэнергию из солнечного света и ветра требуют наличия достаточно ёмких систем хранения энергии. Sumitomo Electric рассчитывает предложить клиентам батареи большой ёмкости со сроком службы в 30 лет, и наладить их выпуск на территории Северной Америки.

Источник изображения: Nikkei Asian Review

Об этом сообщает Nikkei Asian Review со ссылкой на представителей японской компании Sumitomo Electric. Рынок Северной Америки с этой точки зрения весьма перспективен, поэтому выпуск компонентов для систем стационарного хранения электроэнергии имеет смысл наладить локально. Тестовая площадка в Калифорнии уже использует изготовленные Sumitomo проточные окислительно-восстановительные батареи, чей принцип работы обратен топливным ячейкам. Если последние используют топливо (водород) для генерирования электроэнергии, то проточные батареи способны принимать электрический заряд и хранить его после преобразования при участии мембраны в двух жидкостях определённого химического состава.

К преимуществам таких электрохимических элементов можно отнести длительный срок службы и относительно низкую удельную себестоимость. Элементы данного типа могут служить до 30 лет, в два раза дольше, чем литиевые аккумуляторы, нередко применяемые в подобных системах. Большие габаритные размеры хранилища в данном случае не являются недостатком, поскольку энергетические системы всё равно вынуждены занимать большие площади, получая первичную электроэнергию от солнечных панелей или массива ветряков.

По оценкам руководства Sumitomo Electric, в ближайшее время США станут крупнейшим рынком аккумуляторов, а среди местных штатов в этом отношении будет лидировать Калифорния. Компания планирует построить своё предприятие по выпуску проточных батарей либо в Техасе, либо в Мексике. Производство планируется запустить в 2024 году с использованием местного сырья. В Японии объёмы производства такой продукции планируется увеличить в три раза. Батареи данного типа в исполнении Sumitomo используют жидкий электролит на основе ванадия.

Международная группа учёных изучила взаимное влияние нескольких перспективных компонентов литиевых аккумуляторов на рабочие характеристики батарей. В основном они испытывали новый твердотельный электролит, хотя электроды тоже были не простые, а литийметаллические и литийвоздушные. И хотя не всё получилось гладко, предложенные аккумуляторы запасали почти в два раза больше энергии, чем традиционные литийионные.

Источник изображения: Pixabay

Остроту проблемы умножает то, что и литийметаллические, и литийвоздушные электроды (анод и катод) имеют собственные и до конца нерешённые проблемы. Поэтому исследователи не были уверены, как они поведут себя с твёрдым электролитом. Забегая вперёд, отметим, что работа показала возможные пути решения целого ряда проблем при изготовлении перспективных аккумуляторов и в этом её главная ценность.

Вкратце сообщим, что металлический литий в составе электрода провоцирует быстрое осаждение лития из электролита на нём и это ведёт как к потере ионов лития, что сказывается на ёмкости батареи, так и к росту игл-дендритов, а это риск короткого замыкания и выхода аккумулятора из строя. Литийвоздушные электроды, в свою очередь, страдают от паразитных процессов окисления, и это резко снижает срок службы батарей.

Разобраться с проблемами литийвоздушного электрода и ионной проводимостью твёрдого электролита помог такой материал, как фосфид тримолибдена (Mo₃P). Наночастицы Mo₃P в составе пористого материала электрода участвуют в нужных перестройках связей между атомами кислорода и снижают образование агрессивных оксидов на электроде: супероксида лития (LiO₂) и пероксида лития (Li₂O₂). И этому была посвящена основная часть исследования, что самым прямым образом влияет на долговечность аккумулятора. Так, электрод с Mo₃P выдержал 1200 циклов заряда и разряда, тогда как ранее в случае литийвоздушных батарей речь шла всего о десятках циклов.

Что касается нового электролита, то он, во-первых, показал высочайшую проводимость ионов лития и, во-вторых, обеспечил высокую плотность каналов проводимости и их равномерное распределение в месте соприкосновения с электродами. Благодарить за это надо наночастицы Li₁₀GeP₂S₁₂ в ионных каналах, которые оказались отличными транспортёрами для ионов лития. Более того, ионы лития в таком электролите концентрировались даже без включения аккумулятора в цепь, что позволяло сразу запускать батарею в работу после включения, а это высокие стартовые токи, необходимые, например, для тяговых нагрузок.

К сожалению, предложенная учёными конструкция аккумулятора заметно уступила традиционным литиевым аккумуляторам по энергоэффективности. Рабочий нагрев перспективной батареи довольно быстро вёл к деградации её ёмкости. Кроме того, изначально этот параметр был ниже, чем у современных аккумуляторов и находился на уровне 93 % вместо 95 % у действующих батарей.

Положительным моментом учёные справедливо посчитали то, что удельная плотность накопления энергии у новой разработки более чем в два раза выше современных прототипов, и в 2,5 раза выше современных массовых аккумуляторов — 685 Вт·ч/кг. Осталось найти возможность уменьшить негативные факторы и хотя бы сохранить позитивные. Научная работа показала, в каком направлении для этого надо двигаться.

Любое электронное устройство с аккумуляторной батареей постепенно разряжается, даже будучи полностью выключенным. Как оказалось, одна из причин тому — удивительный и весьма распространённый производственный дефект, выявленный исследователями из канадского Галифакса.

Источник изображения: Kamil S/unsplash.com

По словам доцента Университета Далхаузи Майкла Метцгера (Michael Metzger), речь идёт о совершенно неожиданном явлении, о котором никто не мог бы подумать. Проблема заключается в использовании крошечных фрагментов пластиковой ленты, используемой для крепления компонентов аккумулятора.

Как известно, аккумуляторы отдают энергию благодаря протекающим в них химическим реакциям. Каждая батарея состоит из анода, катода и электролита (в виде жидкости или пасты/геля). При подключении аккумулятора к гаджетам, электроны движутся по электродам, обеспечивая питанием смартфоны, ноутбуки и прочие гаджеты. Проблемы возникают в случае, если электроны движутся не по электродам/кабелям, а от одного электрода к другому внутри электролита, что и приводит к разрядке без малейшей внешней нагрузки — поэтому заряд теряют даже выключенные устройства.

В поисках идеального аккумулятора исследователи использовали батареи в очень тёплой среде — при 85 градусах по Цельсию — в таких условиях аккумуляторы обычно теряют полезные свойства намного быстрее. В ходе одного из тестов было замечено окрашивание электролита в красный цвет, чего не должно было произойти, поскольку батарея представляет собой замкнутую систему — что-то произошло внутри неё самой.

Источник изображения: Brett Ruskin/CBC

В результате химических анализов выяснилось, что в электролите появились примеси диметилтерефталата (ДМТ), из-за которого и происходила самопроизвольная разрядка аккумуляторов. Оказалось, ДМТ структурно напоминает молекулу полиэтилентерефталата (ПЭТ) — последний используется для выпуска пластиковых бутылок, контейнеров для еды и т.д. А также для соединения компонентов аккумуляторов. Почти микроскопические кусочки пластика проникали в электролит и вызывали химические реакции, а значит постепенную самопроизвольную разрядку АКБ. Примечательно, что данный материал используется производителями аккумуляторов повсеместно.

После того как Метцгер и его команда поделились открытием в ноябре 2022 года, информацией заинтересовались многие производители компьютеров и электротранспорта. По данным учёных, многие компании уже готовы заменять подобные компоненты в своих АКБ во избежание быстрой саморазрядки.

Учёные уже предложили решение — использовать вместо ПЭТ чуть более дорогой, но не менее распространённый материал — полипропилен, применяемый для выпуска более надёжных пластиковых товаров и более устойчивый к химическому воздействию.

Американская General Motors рассматривает переход на использование цилиндрических аккумуляторов в своих электромобилях вместо пакетных вариантов, применяющихся сегодня. Это обещает производителю ряд преимуществ. Аналогичной стратегии либо уже придерживаются другие ведущие автопроизводители, либо готовятся рассмотреть такую возможность.

Источник изображения: General Motors

Известно, что американский автогигант использует пакетные аккумуляторы производства LG Energy Solution. Как сообщает The Elec со ссылкой на отраслевые источники, новый выбор GM и привёл к тому, что строительство совместного с LG нового завода было отменено. Тем временем автоконцерн принимает меры к окончательному переходу на цилиндрические варианты. Ожидается, что они будут внедряться в будущих моделях.

По имеющимся данным, GM намерена выбрать аккумуляторы 4680 — того же типа, что применяются Tesla. По данным издания, их использование рассматривают и другие производители электромобилей вроде BMW, Volvo и Stellantis — считается, что АКБ 4680 лучше подходят для электромобилей в сравнении с другими цилиндрическими версиями.

Известно, что для производителей АКБ процесс выпуска анодов, катодов и сепараторов и упаковка их в цилиндрические корпуса является чрезвычайно простым. При этом цилиндрические аккумуляторы имеют более низкую «плотность энергии» в сравнении с пакетными или призматическими, поскольку при упаковке в большие блоки остаётся довольно много свободного места.

Использование длинных цилиндрических аккумуляторов типа 4680 длиной 80 мм делает их применение более эффективным — при упаковке свободного пространства остаётся меньше. В Tesla этот вариант благодаря специальным доработкам ещё более компактен.

Похоже, в General Motors решили перейти на использование цилиндрических аккумуляторов на фоне растущих в индустрии цен. Цилиндрические АКБ являются старейшим типом, поэтому у производителей уже давно отработаны технологии их изготовления и имеется немало решений для снижения себестоимости производства.

О планах, способных положительно повлиять на настроение инвесторов, компании предпочитают заявлять накануне публикации не самых однозначных квартальных отчётов. Возможно, такими соображениями руководствуется и компания Tesla, которая за сутки до выхода квартальной отчётности объявила, что вложит в расширение производства в Неваде $3,6 млрд, увеличив объёмы производства тяговых аккумуляторов и наладив сборку электрических грузовиков Semi.

Источник изображения: Tesla

Напомним, Tesla начала строительство первого предприятия класса Gigafactory в 2014 году при участии компании Panasonic, которая до сих пор выступает в роли одного из инвесторов. Тогда предполагалось, что на строительство предприятия в Неваде, способного выпускать ежегодно тяговые аккумуляторы совокупной ёмкостью 35 ГВт‧ч, будет потрачено $3,5 млрд, одновременно будет создано 6500 рабочих мест. В реальности предприятие вышло на выпуск аккумуляторов совокупной ёмкостью 37 ГВт‧ч ежегодно при численности персонала около 11 000 человек и общих инвестициях в сумме $6,2 млрд. При строительстве предприятия в общей сложности было задействовано ещё 17 000 человек.

За время своего существования «гигафабрика» в Неваде выпустила 7,3 млн аккумуляторных ячеек, 1,5 млн готовых батарей и 3,6 млн экземпляров силовой установки для электромобилей, а также 1 млн стационарных хранилищ электроэнергии совокупной ёмкостью более 14 ГВт‧ч.

На этой неделе было объявлено о намерениях вложить ещё $3,6 млрд в расширение производства тяговых батарей в Неваде и организации массовой сборки грузовиков Tesla Semi, которые в небольших количествах выпускаются здесь с прошлого квартала. Судя по заявлениям Tesla, в Неваде расположится первое специализированное предприятие по сборке грузовиков Semi. Их также планируется собирать в Техасе, и как это сочетается с новым решением Tesla, не уточняется.

В Неваде штат сотрудников Tesla вырастет ещё на 3000 человек, при этом здесь появится специализированное предприятие по выпуску литиевых аккумуляторов типоразмера 4680, способное каждый год выдавать по 100 ГВт‧ч батарей в показателях совокупной ёмкости. Этого должно хватить на оснащение батареями двух миллионов легковых электромобилей ежегодно. Как это решение повлияет на намерения Tesla расширять производство аккумуляторов типа 4680 в Техасе, пока тоже не уточняется.

Как именно два новых предприятия расположатся по отношению к уже имеющемуся, не сообщается, но судя по приведённому компьютерному эскизу, рядом с имеющимся корпусом L-образной формы имеется достаточно места для расположения новых производственных линий. В итоге весь комплекс сможет обрести форму параллелепипеда со скощенными углами и установленными на крыше солнечными панелями.

Баварский автогигант BMW решил ускорить разработку твердотельных аккумуляторов, начав выпуск их прототипов совместно с американской Solid Power. Базой для сотрудничества двух компаний выступит научно-исследовательский центр автопроизводителя в Мюнхене.

Источник изображения: the blowup / unsplash.com

Пробный выпуск элементов питания нового поколения стартует уже в первой половине текущего года — целью начального этапа является создание достаточно ёмких аккумуляторов, чтобы можно было запустить их испытания на электромобилях до 2025 года, заявил руководитель отдела исследований и разработки в области батарей Петер Ламп (Peter Lamp).

Solid Power наладила сотрудничество не только с BMW, но и с Ford — обе компании являются также её инвесторами, и когда твердотельные аккумуляторы выйдут на целевые показатели, компания станет поставщиком для своих партнёров.

Сегодня несколько десятков производителей стремятся найти «святой Грааль» в мире элементов питания — твердотельные батареи, которые помогут повысить запас хода электромобилей, ускорить время зарядки, снизить риск возгорания и стоимость. Предполагается, что на рынок технология выйдет к концу десятилетия, а пока она активно разрабатывается в лабораториях.

Австралийская горнодобывающая компания Fortescue получила прототип батареи ёмкостью 1,4 МВт·ч, предназначенный для электрического карьерного самосвала грузоподъёмностью 240 т. Машина разработана в сотрудничестве с Liebherr, а её испытания стартуют в этом году.

Источник изображения: wae.com

Монструозную батарею разработал отдел из 50 инженеров британской компании Williams Advanced Engineering (WAE), которая в прошлом году была поглощена Fortescue. Источник питания прибыл на предприятие в австралийском Перте — батарея состоит из 8 блоков с индивидуальным охлаждением, каждый из которых включает 36 аккумуляторных модулей. В собранном виде она имеет габариты 3,6 × 1,6 × 2,4 м и суммарную ёмкость 1,4 МВт·ч, а её быстрая зарядка занимает всего 30 минут; присутствует также система рекуперации энергии торможения.

В июне 2022 года Fortescue подписала с немецко-швейцарской машиностроительной компанией Liebherr соглашение о переводе карьерного самосвала T 264 на экологически чистые источники энергии. Пока он оборудован дизельным мотором мощностью 2700 л.с., но на смену ему будет поставлен прототип 15-тонного электродвигателя, после чего машина отправится на испытания в регион Пилбара на западе Австралии. К 2030 году Fortescue, один из крупнейших добытчиков железной руды в мире, планирует довести объёмы выбросов до нуля, полностью перейдя на возобновляемые источники энергии.

Штат Вирджиния (США) заблокировал совместную инициативу Ford Motor и китайской CATL, предусматривавшую строительство завода по выпуску тяговых аккумуляторов для электромобилей. По данным издания Business Korea, причиной стали потенциальные риски, связанные с будущим китайско-американским сотрудничеством — местный губернатор Гленн Янгкин (Glenn Youngkin) занимает выраженную антикитайскую позицию.

Источник изображения: CATL

Ford и CATL планировали выпуск литий-железо-фосфатных аккумуляторов для электромобилей. Согласно плану, завод должен был полностью принадлежать Ford, компания отвечала за строительство, включая создание инфраструктуры, а CATL должна была отвечать за оперативное управление предприятием. Кроме того, она владеет передовыми технологиями выпуска АКБ. Такой вариант взаимодействия позволил бы Ford претендовать на льготы, предусмотренные американским Законом о снижении инфляции от 2022 года.

По данным экспертов, проект был бы выгоден для обеих сторон, поскольку CATL получала бы производственную базу в Америке даже без прямых инвестиций, а Ford — стабильные поставки качественных тяговых аккумуляторов.

Объявление властей штата последовало на этапе принятия решения о том, в каком именно регионе США будет организовано производство. Рассматривались как Вирджиния, так и Мичиган. Другими словами, первый завод CATL в США, похоже, будет построен в Мичигане. Кстати, в прошлом году китайская Gotion High-tech тоже решила построить завод по выпуску аккумуляторов в этом штате — местными властями были обещаны многочисленные льготы.

Как сообщает Business Korea со ссылкой на мнение экспертов, от антикитайских настроений в Вирджинии могли бы выиграть южнокорейские производители тяговых АКБ. В числе потенциальных выгодоприобретателей — SK On, уже поставляющая литийионные АКБ для пикапов Ford F-150 и строящая совместный завод с Ford в Кентукки.

Тем временем CATL продолжает развивать производство в других регионах планеты. В конце минувшего года заработал завод компании в Германии. Компания является лидером по количеству выпускаемых тяговых аккумуляторов для электромобилей, контролируя примерно треть мирового рынка.