США продвигаются к созданию аккумуляторов для электромобилей дома

Грегори Барбер

История аккумуляторной науки полна коротких замыканий, взрывов, а иногда и историй об искуплении. Одной из таких является история литий-железо-фосфатного аккумулятора.

LFP, как известно (буква «F» означает латинское название железа), был обнаружен как хороший материал для аккумуляторов в лаборатории Джона Гуденаф в Техасском университете. Он был (и в свои 99 лет) легендарным исследователем аккумуляторов, наиболее известным благодаря разработке катода — кристаллической структуры, которая улавливает и высвобождает ионы лития по мере зарядки и использования аккумулятора — что привело к созданию первой коммерческой литий-ионной батареи в 1991 году. LFP, появившийся через несколько лет после этого, казалось, имел много преимуществ перед своим предшественником. Катод был стабильным и долговечным и потенциально хорошо подходил для питания электромобилей. И в отличие от предыдущего катода Гуденаф, он зависел не от кобальта, относительно дорогого металла, а от обычного железа.

Но когда Венкат Сринивасан начал работать над LFP в качестве постдока в начале 2000-х, его консультанты предложили ему подумать о чем-то другом. «Они сказали: «Зачем тебя это беспокоит?» — вспоминает он. Несмотря на все свои обещания, у LFP, похоже, не было блестящего будущего. Правительство изо всех сил старалось развивать производство аккумуляторов LFP наряду с новым рынком электромобилей, вливая в это деньги. Но электромобили развивались не так быстро, как ожидалось, поэтому рынок аккумуляторов для их питания практически не существовал. Тем временем LFP вытеснили новые рецепты аккумуляторов, в которых кобальт сочетался с никелем для обеспечения большей энергии.

Как странно, что 20 лет спустя LFP присутствует повсюду. Спасибо Илону Маску. За последний год генеральный директор Tesla объявил о серьезном переходе к более старому химическому составу аккумуляторов – необходимость, во многом потому, что аккумуляторы сейчас пользуются таким высоким спросом, что отрасль движется к обрыву поставок материалов, состоящих в основном из никеля и кобальта. . Партнером Tesla в этом начинании является CATL, крупный производитель аккумуляторов в Китае, где эта технология развивалась на протяжении многих лет и тихо процветала, совершенствуясь до такой степени, что батареи LFP теперь могут эффективно питать семейный седан. Как и большинство основных химических катодов, которые все еще используются сегодня, батарея была разработана в лаборатории США или Европы, но ее будущее находится непосредственно в Китае, который сегодня производит 90 процентов аккумуляторных элементов LFP, по данным Benchmark Minerals. Для США «LFP — это упущенная возможность», — говорит Шринивасан.

Сринивасан, который сейчас возглавляет Совместный центр по науке о хранении энергии Аргоннской национальной лаборатории, возглавляет инициативу правительства США, направленную на предотвращение подобных ошибок. Программа под названием Li-Bridge была сформирована этой осенью после того, как администрация Байдена поставила перед собой цель обеспечить 50 процентов продаж новых автомобилей электрическими. Администрация заявила, что США делают слишком большую ставку на аккумуляторные технологии, которые могут прийти только из-за границы, особенно из Китая. Автопроизводители также опасаются ситуации, подобной нынешнему кризису поставок микрочипов, который вынуждает их отчаянно бороться за то, чтобы оказаться в первых рядах, когда с конвейера сходят свежие чипы. «Последнее, что я хочу делать, — это вести переговоры с азиатскими странами для обеспечения поставок», — предупредил Роберт Шилп, директор Ford по закупкам электромобилей, на конференции в прошлом месяце. — Нам нужно получить это здесь. В противном случае это означает, что американские автопроизводители могут в конечном итоге продать меньше электромобилей, чем хотят клиенты.

Есть признаки того, что производители аккумуляторов прислушиваются к собственному предупреждению. В прошлом месяце GM и Posco Chemicals, корейская компания по производству катодных материалов, объявили о планах открыть в США завод по производству катодных материалов. В Европе, где аккумуляторная индустрия не сильно продвинулась вперед, Volkswagen установил партнерские отношения с бельгийской компанией по производству материалов Umicore. В сентябре Redwood Materials, компания, пожалуй, наиболее известная благодаря переработке аккумуляторных материалов, объявила, что она также занимается производством катодов и планирует построить в США завод, который будет производить достаточно катодов для 5 миллионов электромобилей к 2030 году. Начнем с того, что Шринивасан говорит: «Каждое сделанное объявление — это фантастика. Теперь нам нужно еще 20 из них».