Калининградский «цап-царап»: как в России появились современные батареи для электромобилей
Погрузившись в подробности проекта «Росатома» по созданию фабрики литиевых батарей под Калининградом, Naked Science обнаружил полноценную детективную историю. Там есть и получение грантов от правительства США, и досадные банкротства, и хитрые поглощения фирм друг другом. Рассказываем о впечатляющем пути электромобильных технологий в Россию.
Рабочий собирает аккумуляторные ячейки в батарею / ©Reuters, Aly Song
В мае «Коммерсантъ» опубликовал новость, согласно которой бюджет строительства и запуска завода по производству литийионных батарей в Калининградской области составит свыше 26 миллиардов рублей. За три года «Росатом» вместе с неназванным акционером вложат чуть более пары миллиардов рублей каждый, еще пять привлекут из бюджета региона, остальное — кредитные средства. Запуск площадки должен состояться в 2025 году, первоначальная установленная мощность составит четыре гигаватт-часа суммарной емкости выпускаемых аккумуляторных ячеек в год. В перспективе ее могут увеличить почти вчетверо.
Производить будут батареи для легковых и коммерческих электромобилей. Сбывать их хотят как на внутренний рынок, так и на экспорт. Планы по отгрузкам завода выглядят несколько завышенными, но самое интересное в этой истории — не они, а то, откуда вообще в России современные технологии для производства литиевых аккумуляторов?
Ведущие мировые автопроизводители буквально дерутся за создателей конкурентоспособных ячеек, и, если отечественные компании были в их числе, остаться незамеченными у них не получилось бы. Как выяснилось, солому под этот проект подложили еще в начале нынешнего века.
Электромобили в Калининграде
Для начала давайте зададимся вопросом: насколько вообще актуально производство электромобилей в России, особенно в самом западном ее регионе? Во-первых, до фактического запрета машин с ДВС в Евросоюзе осталось не так уж много времени — лет десять, ну пятнадцать. Даже если к этому моменту допуск бензиновых и дизельных авто на европейские дороги не отзовут окончательно, ограничения обещают быть весьма серьезными, почти критичными.
При таком раскладе единственным экономически оправданным наземным способом сообщения Калининградской области с остальной страной станет железная дорога. Несмотря на все плюсы, гибкости автомобильного транспорта она может лишь позавидовать. Да и маршруты в другие государства ЕС списывать со счетов не стоит.
В свете столь мрачных перспектив наличие хоть какого-то собственного производства электромобилей выглядит жизненной необходимостью. Тем более что западные санкции за это время могут не снять (а то и добавить), поэтому массово закупать импортный зеленый транспорт калининградским логистам будет трудно.
Во-вторых, этот российский эксклав со всех сторон окружен странами, которые уже обладают довольно продвинутой инфраструктурой для электромобилей. Следовательно, за примерами как удачных, так и не очень решений далеко ходить не нужно. И развивать электротранспорт в одном, физически отделенном от остальных, регионе проще, чем плодить разные по уровню «дружелюбия» к экологичным машинам области одной страны.
Исходя из вышеописанных предпосылок, Калининградская область стала оптимальным кандидатом на создание первого настоящего производства электромобилей и компонентов для них. Стоит признать, на общем новостном фоне отечественной автомобильной отрасли это было трудно заметить. Особенно после наделавшего шума проекта «Кама-1» инжинирингового центра СПбПУ и челнинского завода, который пока закончился ничем.
И бывшее, и нынешнее руководство калининградского «Автотора» не раз заикалось о выпуске водородных или электрических автомобилей на своих мощностях. Среди сдерживающих факторов называли как общие для этой тематики в России причины, так и довольно интересные внутренние наблюдения. К первым можно отнести отсутствие развитой инфраструктуры для электромобилей и, следовательно, низкий спрос на них. Чтобы рассмотреть, почему этот аргумент стоит признать бессмысленным, потребуется еще одна полноценная статья. Но вкратце вопрос затрагивался в статье Naked Science о тест-драйве электроавтомобиля в провинции.
Действительно серьезное ограничение для массового выпуска отечественных зеленых машин заключается в другом. Российские компании еще не научились производить литиевые батареи с актуальными на сегодня характеристиками (у нынешних энергетическая плотность слишком низкая). Компоненты и сырье для них — уже да, но непосредственно ячейки до сих пор выгоднее импортировать. А это банально дорого, электромобили получатся не по карману большинству соотечественников. В этом месте в игру и вступает «Росатом» со своим хитрым решением.
Гигафабрика, которая на деле вовсе не «гига»
Может показаться, что упомянутые выше 26 миллиардов рублей — внушительная сумма. Однако по меркам отрасли производства литиевых батарей это сущие копейки. Конкурентоспособные фабрики, выпускающие аккумуляторы, стоят миллиарды долларов, а их мощность исчисляется десятками гигаватт-часов в год. Калининградская производственная площадка даже в перспективе с ними вряд ли сможет сравниться. Однако завод «Росатома» строят максимально «приземленным» и заточенным под нужды отечественного рынка. Это заметно по многим мелочам.
Например, в качестве места для завода выбрали территорию замороженной Балтийской АЭС, то есть часть требуемой инфраструктуры там уже есть. А расположенный рядом «Автотор» сможет принять все выпущенные ячейки, если спрос на них за рубежом или у других отечественных автозаводов найти не удастся. Четыре гигаватт-часа емкости — это примерно 45-65 тысяч электромобилей, что втрое ниже годового выпуска машин на калининградском заводе. То есть под «электрички» даже не придется переоборудовать все конвейеры предприятия.
Новость с обозначением стоимости «российской гигафабрики» свидетельствует о том, что работы по проекту идут, несмотря на серьезные изменения геополитической обстановки. Ранее, 17 марта, завод «получил зеленый свет» в формате трехстороннего соглашения о взаимодействии в области развития экологичного транспорта.
Документ подписали «Росатом», «Автотор Холдинг», российское Министерство промышленности и торговли (Минпромторг), а также администрация Калининградской области. Чиновники пообещали содействие в развитии зарядной и заправочной инфраструктуры для зеленых машин (электро- или водородомобилей). Роли «Автотора» и «Рэнеры» (дочернее предприятие «Росатома», которое специализируется на системах хранения энергии) понятны.
Откуда технологии
Вот мы и подошли к самому главному вопросу: с использованием каких наработок будет реализована «российская гигафабрика»? История эта началась в далеком 2001 году, когда российский бизнесмен Борис Геннадьевич Зингаревич (член совета директоров группы целлюлозно-бумажных компаний «Илим») приобрел контрольный пакет акций в американской компании Ener1. Первым делом он «перетряс» менеджмент и провел оптимизацию внутренних процессов. Эффект не заставил себя ждать: фирма вышла из кризиса и начала нормально функционировать.
Через семь лет Ener1 приобрела южнокорейскую компанию Enertech за 55 с небольшим миллионов долларов. Всего примерно за 7% стоимости еще не построенной калининградской гигафабрики фирма Зингаревича получила 83% акций и доступ к ряду весьма интересных технологий. Дело в том, что Enertech специализировалась не на «классических» литиевых ячейках цилиндрической формы, а на крупноформатных призматических — такие же, только существенно меньше, используют в потребительской электронике вроде смартфонов, ноутбуков и планшетов. У них есть свои минусы, но плотность энергии выше.
Спустя еще год Ener1 вложила около 15,5 миллиона долларов в норвежскую компанию Think Global (31% акций). Говоря об истории электромобилей, ее часто несправедливо забывают, хотя фактически именно Think Global последовательно создавала компактные дешевые городские электромобили с 1991 года. Прототип за прототипом испытывались и совершенствовались, пока к 2009-му Think City не обрел финальный облик. Интересный факт: как и в случае Tesla Roadster, шасси этого автомобиля помогала делать британская фирма Lotus.
Вряди ли вы, читатель, что-то слышали об этой марке — по той простой причине, что Think City «не взлетел». Машина не имела заметного успеха у покупателей: маленький запас хода, долгая зарядка, высокая цена. Ну не досталось европейцам своего Илона Маска, который запихал бы в электромобиль столько батарей, сколько влезет — и еще чуть-чуть. Поэтому Think Global обанкротилась, утащив в 2011 году за собой на дно Ener1. Последняя привела потом свои дела в порядок, снова прошла реструктуризацию и, насколько можно судить, до сих пор существует.
В промежутке между инвестициями в электромобили и банкротством Ener1 успела выиграть правительственный грант (в США) в размере 118,5 миллиона долларов. И, очевидно, успешно потратить его на «развитие транспортных технологий, которые позволят Америке снизить зависимость от иностранной нефти». Вот такая ирония судьбы.
Какой из всего этого можно сделать вывод? Пусть Think City и оказался неудачей, на этом электромобиле опробовали множество технологий. Поскольку статус ключевого акционера подразумевает не только сбор дивидендов, полезные знания перешли в том числе к Ener1. А также к Enertech, которая с этим проектом непосредственно не была связана.
Зато состав топ-менеджмента южнокорейской компании плавно менялся. К 2019 году значительная часть руководящих постов, включая генерального директора, заняли люди с российскими фамилиями. А в конце 2019-го 49% Enertech International Inc. выкупила «Рэнера» (см. выше). Та самая, которая стала ключевым технологическим партнером в проекте калининградской фабрики по производству литиевых аккумуляторов для электромобилей.
Вместо заключения
Вся описанная история сформирована по данным из открытых источников; разумеется, нельзя утверждать, что это давняя глубоко продуманная схема доступа к технологиям. Скорее всего, оно так просто получилось в процессе обычных переходов из рук в руки компаний, работающих на острие прогресса. По ряду косвенных признаков можно смело утверждать, что и Ener1, и Enertech — не пустышки, а фирмы, действительно ведущие разработки в области самых современных литиевых аккумуляторных ячеек.
Где в россии производят литиевые аккумуляторы
Зарядное устройство литий-ионных аккумуляторов различных
конфигураций.
Устройство предназначено для заряда литий-ионных
аккумуляторных батарей от бортовой сети автомобиля или другого источника постоянного напряжения в диапазоне от 5 до 60 В.
› Выходная мощность — 150 Вт
› Выходное напряжение заряда (CC/CV) — от 5 до 50 В
Опционально: работа в режиме ИБП (DC), возможность получения на выходе стабилизированного напряжения (step UP/DOWN).
Для литий-ионных аккумуляторов большой ёмкости и напряжений. Предназначена для модульных и масштабируемых систем, когда аккумуляторная батарея разделена на отдельные блоки (до 1000В).
К одному устройству можно подключить от 3 до 16 последовательно соединённых аккумуляторов.
Имеет опцию Master/Slave, систему балансировки, большое
количество интерфейсов связи, встроенный DC/DC-преобразователь, управление контакторами и возможность подключения до 20 внешних датчиков температуры.
Задача: Увеличить продолжительность полета беспилотных летательных аппаратов различного назначения.
- Увеличение длительности полёта за счёт аккумулятора большей ёмкости
(17 Ah, 63 Wh) - Лёгкий вес аккумулятора даёт возможность увеличения полезной
нагрузки летательного аппарата (удельная энергоёмкость до 262 Вт ч/кг) - Безопасность в полёте, нет риска возгорания аккумулятора
(паспорт MSDS безопасности) - Экологичность — отсутствие вредных выбросов при эксплуатации
Задача: Разработка АКБ для Института океанологии — источник питания для автономно дрейфующего буя в экстремальных условиях в течении полу года в Японском море.
Решение: Разработана конструкция, которая помещается в цилиндрический корпус буя. Предложено этажное исполнение на базе элементов 6Ah, общей ёмкостью 174Ah и напряжением 128V. Установлен силовой ключ с управлением на сухих контактах.
Задача: Разработка АКБ для радиостанции «P-855-УМ», предназначенной для радиосвязи членов экипажа потерпевшего бедствие вертолёта (время работы 60 часов при температуре +60 до -30 С)
Решение: Разработан аналог ртутно-цинковой батареи для радиостанции «Р-855-УМ» на базе литий-ионных титанатных батарей, за счёт чего, при тех же габаритах, энергоёмкость увеличена в несколько раз.
Задача: Разработка аккумулятора для переговорного оборудования, используемого водолазами под водой. Номинальное напряжение — 14,8 V c максимально возможной ёмкостью в указанных габаритах.
Решение: Был проработан корпус, в котором была собрана аккумуляторная сборка с необходимыми техническими характеристиками. Сборка 4S1P. Номинальное напряжение 14,8В, ёмкость 3500мАч.
Вся продукция компании НЭТЕР имеет сертификаты соответствия техническим стандартам РФ и регламентам Таможенного союза.
Сертификация по системе менеджмента качества ГОСТ Р ИСО 9001-2015 позволила систематизировать все бизнес-процессы компании для поддержания и постоянного улучшения качества продукции.
- Казань
- Москва
©НЭТЕР 2022. Информация сайта является интеллектуальной собственностью компании «НЭТЕР». Любое копирование, перепечатка или последующее распространение информации сайта, в том числе производимое путем кэширования, кадрирования или использование аналогичных средств, строго запрещается без предварительного письменного согласия со стороны компании «НЭТЕР». Информация, представленная на сайте, не является публичной офертой.
Продолжая работу с сайтом, вы даете согласие на использование сайтом cookies и обработку персональных данных в целях функционирования сайта, проведения статистических исследований, улучшения сервиса и предоставления релевантной рекламной информации на основе ваших предпочтений и интересов.
Аккумуляторная независимость: как в России развивается производство литий-ионных накопителей энергии
В России есть несколько компаний, производящих аккумуляторы, но работают они на импортном сырье, в основном китайском. До недавнего времени у нас не было ни своего лития, ни высокочистых солей, ни катодного материала. Сегодня страна стремится к независимости в этой области, и решением проблемы занимается много компаний. Одной из самой перспективных выглядит связка «Норникеля» с «Росатомом», цель которой – локализовать производство литий-ионных аккумуляторов в России на всех этапах, от сырья до готовых изделий.
Свои батареи: литий
Россия занимает третье место в мире по запасам ценного металла, но уже давно не добывает сырье. А между тем существует несколько способов его добычи. При гидроминеральном способе минерализованные подземные воды закачиваются в специальные бассейны, а затем выпариваются. В «литиевом треугольнике» на границе Боливии, Чили и Аргентины, где находится половина мировых запасов металла, этот этап пропускают: там имеются природные озера с высоким процентом растворенных солей. Затем из концентрата получают карбонат лития – самый ценный материал для производства аккумуляторов.
Сегодня технологии промышленного получения сверхчистых солей металлов батарейного качества и отечественных катодных материалов находятся в высокой степени готовности.
При втором, более затратном способе литий добывают из руды. Именно так, в карьерах и шахтах, это делалось в СССР, но позже экономика проекта не выдержала конкуренции с дешевым импортным сырьем. Сегодня все изменилось: с Чили и Аргентиной возникли проблемы, осталась только Боливия, но там есть сложности с логистикой. Имеются запасы лития и в Китае, однако они не поставляются на экспорт.
С другой стороны, цена металла за последние годы выросла более чем на порядок – с 6000 долл. за тонну в 2020-м до 84 500 долл. в ноябре 2022-го, что сделало рентабельной его добычу шахтным способом, а значит, появилась возможность устранить зависимость России от импортных материалов. Самый масштабный из новых проектов – разработка крупнейшего и наиболее перспективного Колмозерского месторождения литиевых руд в Мурманской области и дальнейшая глубокая переработка сырья вплоть до выпуска готовых батарей из литий-ионных аккумуляторов. Проект реализуется совместными усилиями ГМК «Норникель» и ГК «Росатом», у которых есть нужные компетенции в геологоразведке, добыче и обогащении. В районе месторождения предполагается не только карьер, но и обогатительная фабрика.
Дальнейшей переработкой с получением сверхчистого карбоната и гидроксида лития, необходимых для изготовления батарей, займется «Норникель». «РЭНЕРА» – предприятие «Росатома» – обеспечит выпуск литий-ионных аккумуляторов и батарей. Для этого в стране планируется построить несколько гигафабрик, первая из которых откроется уже в 2025 году. Предприятие полного цикла обеспечит прохождение всех этапов производства – от смешения компонентов катодных и анодных масс до выходного контроля готовой продукции. Предполагается, что отечественные батареи будут применяться в электротранспорте и стационарных системах накопления электроэнергии.
Катодные материалы
До 50% стоимости готового аккумулятора приходится на катодный материал. Одним из наиболее перспективных составов является литий-никелево-марганцево-кобальтовый оксид с разным соотношением металлов. На сегодняшний день материалы такого типа в России производятся в объемах, не превышающих десятки килограммов, – для полноценного производства этого недостаточно. Компания «Норникель», поставщик высокочистых никеля и кобальта – основных компонентов катодных материалов, инициировала разработку собственной технологии их получения.
Необходимые исследования проводит подразделение ГМК – «Гипроникель», один из крупнейших научно-исследовательских и проектных институтов России в области технологии горных работ, металлургии, обогащения и переработки минерального сырья. Специалисты «Гипроникеля» имеют огромный опыт в области химических процессов, и перед ними сейчас поставлена задача по созданию технологии промышленного получения сверхчистых солей металлов батарейного качества и отечественных катодных материалов. Сегодня технология уже находится в высокой степени готовности: специалисты «Гипроникеля» научились получать соли и катодные материалы, качество и характеристики которых подтверждены в независимых лабораториях. Следующий этап – масштабирование и создание пилотной установки производительностью до нескольких тонн готового продукта.
Катодный материал – полдела, изготовление самих аккумуляторов тоже довольно сложная задача: здесь и нанесение суспензии на металлическую фольгу, и получение сепараторных пленок, и изготовление «бутерброда» из электродов, и надежная герметизация. Процесс требует особой стерильности и ведется в так называемых чистых помещениях с пониженным и контролируемым содержанием влаги в атмосфере. Все эти технологии отрабатываются в «Гипроникеле». На тестовых стендах прототипы круглосуточно проходят многочисленные циклы заряда-разряда, подтверждая заявленные характеристики.
«Аккумуляторный суверенитет» позволит России прогнозировать развитие целых секторов экономики на долгосрочную перспективу. А новые компетенции отечественных предприятий лягут в основу современных высококонкурентных продуктов.
Крупнейший в мире завод Li-Ion аккумуляторов построили в России
На фото: аккумулятор LT-LYP 300 ёмкостью 300 Ач
В начале декабря российско-китайское предприятие Liotech закончило строительство и оснащение крупнейшего в мире завода литий-ионных батарей. Завод площадью более 4 га (40000 м 2 ) начал работу на территории промышленно-логистического парка «ПНК-Толмачёво», в пригороде Новосибирска. Строительство заняло девять месяцев, инвестиции в проект превысили 13,5 млрд руб.
По мнению экспертов, после выхода на полную мощность во второй половине 2013 года данное предприятие может занять долю 10-15% на мировом рынке литий-ионных аккумуляторов.
Завод «Лиотех» будет производить батареи трёх видов: на 200 Ач (LT-LYP 200), 300 Ач (LT-LYP 300) и 700 Ач (LT-LYP 700) на катодах литий-железо-фосфат (LiFePO4), которые обеспечивают оптимальное соотношение цена/качество и даёт неплохие показатели по энергетической плотности и устойчивости к окружающей температуре. Аккумуляторы Liotech работают при температуре от -45°C to +65°C и заряжаются до 70% ёмкости за 20 минут при большой силе тока. Для сравнения, см. технические характеристики литий-ионных аккумуляторов зарубежных производителей.
Продукция «Лиотеха» 
Сейчас на мировом рынке ощущается определённый дефицит литий-ионных аккумуляторов, поэтому ещё до запуска завода удалось заключить ряд долгосрочных контрактов на сбыт продукции. Крупнейшим покупателем пока считается российский производитель электрических тракторов и других транспортных средств, компания Mobel (контракт на 3 млрд руб). Но в будущем предполагается большой спрос на аккумуляторы от китайских компаний.
Общая мощность завода позволяет выпускать примерно один миллион аккумуляторов в год, которыми предполагается оснащаться в первую очередь электрические автобусы и микроавтобусы. 1 млн аккумуляторов в год хватит примерно на 5000 автобусов. В одном автобусе установлено аккумуляторов примерно как в 200 ноутбуках, поэтому с точки зрения сбыта продукции основным считается автомобильный рынок, а компьютерная электроника и бытовая техника могут обеспечить лишь вспомогательный спрос на аккумуляторы.
Автомобили на электрической тяге считаются сейчас одним из самых перспективных направлений в автомобильной промышленности, так что долгосрочный спрос на аккумуляторы практически гарантирован.
Ресурс автомобильных аккумляторов Liotech составляет примерно 600 тыс. км хода на электрическом двигателе. Затем они теряют значительную часть ёмкости, но могут эксплуатироваться ещё 10-15 лет в энергетической промышленности. В перспективе эти аккумуляторы также могут найти применение в альтернативной энергетике (для хранения энергии, собранной с фотоэлементов и ветряных турбин), для выравнивания напряжения в электрических сетях, в качестве резервных источников питания в больницах, аэропортах, дата-центрах и других важных объектах. Интерес к товару уже проявили Московский метрополитен, РЖД, некоторые энергокомпании, представители военно-промышленного комплекса и телекоммуникационные компании. После полной отработки аккумуляторы можно безопасно захоронить на обширных российских просторах, поскольку материалы относительно безопасны для окружающей среды.
Завод под Новосибирском — отличный пример, что в России можно открывать новые современные производства, импортируя высокие технологии из-за границы (в данном случае — от китайской компании Thunder Sky, которая обеспечила научно-техническую базу и прислала для организации производства своих инженеров).
В будущем под Новосибирском планируется построить ещё несколько вспомогательных заводов: по производству катодного материала, по производству анодного материала, а также заводы по производству других компонентов аккумуляторов.