Американский стартап готовит альтернативу твердотельным батареям

Стартап Pure Lithium разрабатывает батарею, которая по ключевым параметрам превосходит существующие аналоги и, к тому же, опирается исключительно на североамериканские цепи поставки. Причем это не твердотельный элемент и не конструкция с кремниевым анодом. Речь идет о литий-железо-фосфатном (LFP) аккумуляторе, с которого полностью убрали графит, традиционно используемый в литий-ионных ячейках

Недавно компания заявила о весомом успехе: ее литий-металлический элемент выдержал 9315 циклов заряда-разряда. Это более чем в три раза превышает ресурс стандартной литий-ионной батареи. По данным Pure Lithium, подобных результатов при аналогичных условиях тестирования еще не показывала никакая другая батарея такого типа

Большинство современных аккумуляторов жестко привязаны к китайскому импорту 

Сейчас в Северной Америке стараются не только избавиться от этой зависимости, но и усовершенствовать сами технологии, чтобы автомобили ездили дальше, заряжались быстрее и служили дольше. Pure Lithium решила эту задачу кардинально — полностью отказалась от графита, добыча которого стоит дорого и наносит вред окружающей среде

Как пояснила генеральный директор стартапа Эмили Бодуан в интервью Bloomberg, их разработка вдвое легче и имеет вдвое более высокую энергоемкость по сравнению с батареями, которые ставят на машины сегодня. Главная причина такой эффективности — отсутствие того же графита. Впрочем, до серийного выпуска еще далеко: сейчас компания строит пилотную линию в Чикаго и ищет инвесторов и партнеров для коммерциализации

Более 90% мирового графита перерабатывается именно в Китае. Кроме фактора зависимости, этот материал добавляет батареи излишней массы и занимает полезное пространство, не принимая прямого участия в электрохимической реакции — он выступает только носителем для ионов лития. Pure Lithium убрала графит, а освободившееся место использовала для дополнительного энергоемкого материала

Для катода разработчики выбрали LFP-химию, которую раньше тоже контролировал Китай, но сейчас ее производство активно локализуют в США. Благодаря этому аккумулятор не нуждается в дорогих и экологически «грязных» никелях, марганцах, кобальтах и ​​графитах. И хотя составляющие с высоким содержанием никеля обычно дают больше энергии, Pure Lithium компенсировала эту разницу благодаря оптимизации анодного пространства

Рекордные 9000 с лишним циклов удалось зафиксировать в режиме 1C, при котором аккумулятор ежечасно полностью заряжался и ежечасно разряжался без остановки. Для элемента это чрезвычайно суровое лабораторное испытание, ведь в реальной жизни батареи редко испытывают подобные экстремальные нагрузки

Обычно коммерческие элементы с течением времени заметно теряют емкость, однако испытуемый образец практически не деградировал. На публикуемом графике видно, что батарея сохранила почти всю начальную емкость. Интересно, что тестирование прерывалось: где-то на 6000-м цикле испытания поставили на паузу из-за переезда штаб-квартиры из Бостона в Чикаго. Элемент четыре месяца пролежал при комнатной температуре, а после обновления тестов показал даже лучшую стабильность, чем до паузы

Небольшие колебания показателей на начальных этапах компании объяснили отсутствием четкого контроля температуры и сбоями питания в их первой бостонской лаборатории

Испытания показывают быстрый прогресс 

Еще в январе 2025 года Pure Lithium отчитывалась о сохранении 80% емкости после 2200 циклов в режиме 1C, то есть новый вариант оказался более выносливым. Что касается энергоемкости тестового образца, точных данных нет, но в компании отмечают: если первое поколение их батарей выдавало 300 Вт-ч/кг, то второе должно достичь отметки 425 Вт-ч/кг

По словам Бодуан, стартап уже ведет переговоры с более чем 40 компаниями по масштабированию технологии. Инженерам удалось удешевить процесс и разработать эффективный способ создания литиевого анода в один этап с помощью методов электроосаждения

Батарея не является полностью «безанодной» 

Благодаря электроосадке металлический литий наносится непосредственно на медный токосъемник до нужной толщины. То есть анод формируется непосредственно при изготовлении элемента

Сейчас разработчики по всему миру ищут новые химические формулы как для локализации производства, так и для технического прорыва. Кто-то делает ставку на кремниевые или синтетические аноды, а американские стартапы пытаются поколебать доминирование Китая собственными литий-металлическими решениями

Конкуренты Pure Lithium – компании Factorial, Solid Power и QuantumScape – тоже создают литий-металлические элементы без графита, но идут другим путем. Factorial и QuantumScape фокусируются на твердотельных или полутвердотельных электролитах, а Solid Power сочетает кремниевый анод с твердым сульфидным электролитом. Pure Lithium оставила жидкий электролит, сделав главный акцент именно на собственном способе формирования анода

Фактически сейчас отрасль испытывает сразу несколько разных сценариев того, чем заменить привычный литий-ионный аккумулятор. Какой из этих подходов выйдет из лабораторий в массовое производство и изменит рынок покажет время