Американський стартап Pure Lithium розробляє інноваційний акумулятор, який може допомогти зменшити залежність від китайського ринку електромобілів. Нова розробка – це літій-залізо-фосфатний (LFP) акумулятор, позбавлений графіту, який зазвичай використовується в літій-іонних батареях.
Чи може ця американська батарея подолати китайську монополію на ланцюжок постачання електромобілів?
Наступний великий прорив у сфері електромобілів, можливо, не матиме нічого спільного з твердотільними акумуляторами.
- Американський стартап Pure Lithium працює над графіто-вільною LFP-батареєю.
- Стартап веде переговори з 40 компаніями щодо комерціалізації своєї технології.
- Розробка обіцяє подвоїти щільність енергії, зменшити вагу вдвічі та суттєво знизити витрати.
Чиказький стартап Pure Lithium розробляє потенційно революційну батарею, яка, за їхніми твердженнями, є дешевшою та має вищу щільність енергії, ніж існуючі аналоги, при цьому спираючись на північноамериканський ланцюжок постачання. Це не твердотільний акумулятор і не батарея з кремнієвим анодом. Насправді, це літій-залізо-фосфатний (LFP) акумулятор без графіту, який традиційно використовується в літій-іонних батареях.
Минулого тижня стартап заявив про досягнення прориву: його літій-металевий акумулятор досяг 9 315 циклів заряджання-розряджання. Це більш ніж утричі перевищує показники циклічності звичайної літій-іонної батареї, і Pure Lithium стверджує, що це безпрецедентний результат: “Наскільки відомо компанії, жодна інша розроблювана літій-металева батарея не досягла таких результатів за еквівалентних умов тестування”.
Переважна більшість сучасних літій-іонних акумуляторів значною мірою залежить від китайських ланцюжків постачання. Наразі в Північній Америці триває робота не тільки над подоланням цієї залежності, але й над удосконаленням літій-іонних технологій, щоб електромобілі могли проїжджати далі, заряджатися швидше і служити довше. Pure Lithium стверджує, що вони вилучили графітовий анод, видобуток якого є дорогим і шкідливим для довкілля.
“Це вдвічі легше і вдвічі щільніше за енергією, ніж батарея, яку ми всі використовуємо сьогодні”, – заявила генеральний директор Емілі Бодоін в інтерв’ю Bloomberg. Вона стверджує, що головна причина цього – відмова від графіту. Однак батарея ще не надійшла на ринок; Pure Lithium створює пілотну лінію в Чикаго і шукає партнерів для комерціалізації своєї технології, додала Бодоін.
Понад 90% світового графіту обробляється в Китаї. Графіт також додає ваги та займає цінний простір усередині елемента батареї. Він не бере активної участі в електрохімічній реакції батареї. Натомість він переважно діє як матеріал-носій, що дозволяє іонам літію зберігатися та вивільнятися під час заряджання та розряджання, пояснює стартап. Ідея Pure Lithium полягає в тому, щоб позбутися графіту, звільнити місце всередині елемента та використати цей простір для більш ефективного енергетичного матеріалу.
Для катода Pure Lithium використовує LFP-хімію, яка історично також значною мірою залежала від китайських ланцюжків постачання, але зараз поступово локалізується в США. Це означає, що їхня літій-металева LFP-батарея усуває потребу в кількох дорогих та екологічно шкідливих матеріалах, включаючи нікель, марганець, кобальт та графіт. Хоча нікель-вмісні хімії, безумовно, пропонують вищу щільність енергії, ніж LFP, Pure Lithium стверджує, що може компенсувати цю різницю, звільняючи місце на стороні анода елемента та усуваючи графіт.
Понад 9 000 циклів, досягнутих у лабораторії, були виконані зі швидкістю заряджання та розряджання 1C. Простими словами, це означає, що батарея повністю заряджалася протягом однієї години, а потім повністю розряджалася протягом однієї години, повторюючи це понад 9 000 разів. Це доволі жорстке випробування для елемента, яке перевіряє його межі. У реальному використанні батареї рідко піддаються таким екстремальним навантаженням.
Комерційна літій-іонна батарея зазвичай помітно деградує протягом свого терміну служби. Але цей лабораторно протестований елемент майже не змінився. Компанія опублікувала графік, який показує, що батарея зберегла майже всю свою ємність розряджання після 9 000 циклів. Однак тестування не було безперервним. Компанія зробила перерву близько 6 000-го циклу під час переїзду своєї штаб-квартири з Бостона до Чикаго, дозволивши батареї відпочити при кімнатній температурі протягом чотирьох місяців. Після відновлення тестування батарея продемонструвала ще краще збереження ємності порівняно з моментом перерви.
Компанія також зазначила, що “більші коливання на ранніх етапах циклів були пов’язані з відсутністю контролю температури та численними збоями живлення в лабораторії Pure Lithium 1.0 у Бостоні”.
Під час попереднього тесту в січні 2025 року Pure Lithium повідомила, що її батарея зберегла понад 80% своєї ємності після 2 200 циклів при схожій швидкості заряджання та розряджання 1C. Отже, новіший елемент виявився ще більш надійним. Також незрозуміло, якою була щільність енергії конкретного елемента, використаного для тесту з 9 315 циклами. Pure Lithium стверджує, що їхня батарея Gen 1 має щільність енергії 300 Вт·год/кг, тоді як очікується, що Gen 2 досягне 425 Вт·год/кг.
“Усі виробники дуже добре знайомі з [літій-металевими технологіями]”, – сказала Бодоін, посилаючись на понад 40 компаній, з якими стартап зараз веде переговори щодо масштабування своєї технології. “Ми зробили її недорогою, і у нас є чудовий спосіб виготовляти наш літій-металевий анод, цілий компонент батареї, лише за один крок, використовуючи це диво, яке називається електроосадження”.
Батарея може бути без графіту, але не без анода. Натомість стартап використовує процес, який називається електроосадженням, для створення свого літій-металевого анода. По суті, металевий літій осаджується безпосередньо на мідний струмознімач до досягнення бажаної товщини, створюючи анод як частину виробничого процесу, як раніше повідомляв S&P Global.
Виробники акумуляторів по всьому світу зараз експериментують з різними хіміями, як для регіоналізації ланцюжків постачання, так і для вдосконалення базових технологій. Кілька компаній працюють над кремнієвими або синтетичними графітовими анодами, тоді як численні американські стартапи намагаються зменшити залежність Північної Америки від Китаю за допомогою власних версій літій-металевих батарей.
Американські стартапи Factorial, Solid Power та QuantumScape також розробляють літій-металеві батареї без графіту. Але їхні підходи відрізняються від Pure Lithium. Factorial та QuantumScape розробляють твердотільні або напівтвердотільні електроліти, тоді як Solid Power розробляє як кремнієво-анодні, так і літій-металеві технології на основі свого сульфідного твердого електроліту. Pure Lithium, тим часом, використовує рідкий електроліт і значною мірою зосереджується на способі виробництва літій-металевого анода.
Іншими словами, зараз робиться кілька різних ставок на те, що прийде на зміну сучасній літій-іонній батареї. Лише час покаже, який із цих підходів зрештою вийде з лабораторії, досягне масового виробництва і, потенційно, змінить правила гри.
Дізнатися більше на: insideevs.com