Бурната надпревара в разработването на нови батерии за електромобили

Американски и европейски стартъпи се надпреварват да разработят нови батерии, използвайки два изобилни евтини материала – натрий и сяра, надявайки се че така биха могли да намалят доминирането на Китай на пазара на батериите. Днешните електромобили работят с литиево-йонни батерии - предимно произведени от литий, кобалт, манган и висококачествен никел, чиито цени се увеличиха, а западните производители се борят да настигнат своите азиатски съперници, пише Ройтерс. 

Електромобилите на бъдещето – тези, които ще се появят след 2025 г. – могат да преминат към батерийни клетки с натриеви йонни или литиево-серни батерии, които могат да бъдат до две трети по-евтини от днешните литиево-йонни клетки. Но това обещание зависи от потенциални пробиви в електрохимията от стартиращи компании като базираната в Берлин Theion и базираната в Обединеното кралство Faradion, както и Lyten в Съединените щати.

По-новите химикали на батериите имат проблеми, които трябва да бъдат преодолени. Натриево-йонните батерии все още не съхраняват достатъчно енергия, докато серните клетки са склонни да корозират бързо и не издържат дълго време.

И все пак, повече от дузина стартиращи фирми са привлекли милиони долари инвестиции, както и държавни субсидии, за разработване на нови видове батерии.

Засега Китай доминира производството на батерии, включително добива и рафинирането на суровини. Базираната в Обединеното кралство консултантска компания Benchmark Mineral Intelligence изчислява, че в момента Китай притежава 75% от световния капацитет за рафиниране на кобалт и 59% от капацитета за преработка на литий.

"Ние все още сме зависими от веригата за доставка на материали от Китай. Ако погледнете глобалните геополитически последици от това, това е предизвикателство за енергийната сигурност, икономическата сигурност и националната сигурност", каза Джеймс Куин, главен изпълнителен директор на британската стартираща компания за натриево-йонни батерии Faradion, която получи над 1 милион долара държавни субсидии от Innovate UK, преди да бъде купена от индийския конгломерат Reliance миналата година за 117 милиона долара. 

Азиатските гиганти на батерии също работят върху нови химикали. Китайската CATL обяви, че планира да започне да произвежда клетки с натриеви йони през 2023 г. Корейската LG Energy Solution цели да започне производството на литиево-серни клетки до 2025 г.

Единственият най-скъп елемент на батерията за електрически автомобили е катодът, който представлява до една трета от цената на батерията. Повечето EV батерии днес използват един от двата типа катоди: никел-кобалт-манган (NCM) или литиево-железен фосфат (LFP). NCM катодите са способни да съхраняват повече енергия, но използват скъпи материали (никел, кобалт). LFP катодите обикновено не задържат толкова много енергия, но са по-безопасни и обикновено са по-евтини, тъй като използват материали, които са по-изобилни.

Цената на ключови катодни материали като никел и кобалт рязко скочи през последните две години. Ето защо толкова много компании се надяват да ги заменят с по-евтини, по-изобилни материали като натрий и сяра, ако техническите им ограничения могат да бъдат преодолени.

"Натриевият йон определено има място, особено за стационарни складове и превозни средства от нисък клас на чувствителни към разходите пазари като Китай, Индия, Африка и Южна Америка. Разходите за въвеждане на литиева сяра вероятно ще бъдат по-високи", казва консултантът Прабхакар Патил, бивш изпълнителен директор на LG Chem.

Базираната в Мичиган Amandarry и британската стартираща компания AMTE Power разработват натриево-йонни батерии, използващи натриев хлорид (основно готварска сол) като основна катодна съставка. Те не се нуждаят от литий, кобалт или никел - трите най-скъпи съставки на батерията.

Американските фирми Lyten и Conamix, германската Theion и норвежката Morrow разработват литиево-серни катоди, които все още се нуждаят от литий в по-малки количества, но не и от никел или кобалт.

Чрез използването на повсеместни катодни материали - сярата се използва широко в торове, така че е евтина като солта - тези стартиращи фирми твърдят, че разходите за батерии могат да бъдат намалени с до две трети, което потенциално прави електромобилите достъпни отвъд средния клас. Текущите пакети батерии за EV обикновено варират в цената от $10 000 до $12 000.

"Ако успеем да постигнем целите, които сме определили с някои от най-големите производители на автомобили в света, тогава започваме състезанията", каза изпълнителният директор на Conamix Шарлот Хамилтън.

Стартъпите, разработващи батерии казват, че разговарят с големи автомобилни производители, някои от които активно тестват нови батерии, които биха могли да бъдат пуснати в масовия пазар на електромобили преди края на десетилетието. Автомобилните компании се стремят да запазят възможностите си отворени.

Разработчиците на батерии се надяват, че могат да добавят натриево-йонни и литиево-серни батерии към гамата, отворена за автомобилната индустрия.

Базираната в Мичиган Amandarry вече произвежда клетки с натриеви йони в своя завод в Хайнинг, Китай, така че тези клетки няма да отговарят на условията за стимули съгласно Закона за намаляване на инфлацията в САЩ. Компанията казва, че ще построи завод и в Северна Америка.

Изпълнителният директор на AMTE Power Кевин Брандиш каза, че компанията първоначално стартира с батерии за стационарни системи за съхранение на енергия, като тези, използвани от мрежовите оператори, където енергийната плътност е по-малко важна.

Куин от Faradion каза, че батериите на компанията вече са конкурентни на LFP клетките и е създала съвместно предприятие за съхранение на енергия с гиганта в агробизнеса ICM Australia.

Улрих Емес, главен изпълнителен директор на Theion казва, че проблемът със сярата е, че тя е толкова корозивна, че убива батерията след 30 зареждания. Но по думите му, базираната в Берлин компания е разработила начин за обработка и покриване на литиево-серен електрод, който би трябвало да издържи живота на едно електрическо превозно средство. Theion вярва, че неговите литиево-серни катоди могат да съхраняват три пъти повече енергия от стандартните NCM клетки, да зареждат ултра бързо и да намалят разходите за батерийни клетки с две трети, до около $34 на киловатчас.