Сооснователь Tesla: «сегодняшние батареи прослужат 15 лет, а после переработки станут еще лучше»

Джей-Би Страубел, архитектор батарейных технологий самых успешных электромобилей современности, поделился своей оценкой долговечности современных аккумуляторов, а также рассказал, как, когда и зачем их будут перерабатывать.

Своим мнением как о будущем индустрии рециклинга литиевых батарей Страубел, ныне глава компании Redwood Materials, поделился в рамках CERAWeek 2022. Это мероприятие собирает спикеров и слушателей со всего мира из энергетической и связанных с ней отраслей. Авторитет ее участников-экспертов считается едва ли не наивысшим в индустрии, так что уровень компетентности Джея-Би в обсуждаемых вопросах не вызывает сомнений. Настоятельно рекомендуется посмотреть полное видео, Страубел рассказывает очень интересные вещи. А ниже — краткое изложение ключевых моментов.

Когда батареи электромобилей придется утилизировать?

Страубел оценил средний срок «жизни» аккумуляторов современных электрокаров в 15 лет. Это примерно в полтора-два раза превышает типичную гарантию наиболее заметных игроков на рынке — Tesla дает 8 лет (или 240 тысяч километров для Model S), Audi обещает столько же по времени, но существенно меньше по пробегу (160 тыс. км, как Model 3), а Kia расщедрилась на целую декаду (хотя пробег тот же, 160 тыс. км).

Не совсем понятно, правда, что именно Джеффри Брайан понимает под окончанием срока эксплуатации батарей. Можно предположить, что потерю ими остаточной емкости до такой степени, что запас хода электромобиля снижается более чем на 30-40% от изначального. Потому что полностью в негодность литиевый аккумулятор за 15 лет придет, только при его использовании в условиях, значительно выходящих за рамки предусмотренных производителем.

Естественно, речь о современных «банках», предназначенных для тяговых батарей. В смартфонах и потребительской электронике используются гораздо более дешевые ячейки, которые почти гарантированно «умирают» за 3-5 лет или даже быстрее.

Слова бывшего топ-менеджера Tesla подтверждаются как лабораторными исследованиями, так и независимыми тестами на выносливость. Некоторое время назад Matador рассказывал о немце, который на своей Model S P85 одной из первых серий прошел уже полтора миллиона километров. И после того как на отметке одометра в 290 тысяч ей поменяли аккумулятор, нареканий к батарее не было и емкость снижается практически незаметно (менее 5% за все время).

А главный инженер-химик компании, разрабатывающей литиевые ячейки для Tesla, в позапрошлом году поделился результатами, согласно которым «банки» переживут сами машины. Естественно, речь об эксплуатации в околооптимальном для них режиме: зарядка и разрядка в диапазоне 20-80%, без полного опустошения и пополнения «под завязку».

Утилизируют ли батареи уже сейчас и когда эта отрасль станет массовой?

К сегодняшнему дню индустрия рециклинга литиевых аккумуляторов только формируется. Но лет через пять-десять она «выстрелит». Существует довольно много компаний, занимающихся переработкой батарей, однако лишь пара-тройка обеспечивают полный логистический цикл сырья. Одна из них — конечно же, Redwood Materials. Имеется в виду сбор мусора на переработку, его сортировка, утилизация, извлечение полезных соединений и металлов, а также отправка потребителю. Причем все в неразрывной связи как с добывающей литий и редкоземельные элементы отраслью, так и с производителями электрокаров, батарей, промежуточного сырья (катодных материалов).

Суммарная производительность компании Страубела на сегодняшний день — 8-10 гигаватт-часов в год, такова общая емкость перерабатываемых ячеек. Эффективность разработанного его командой техпроцесса такова, что удается извлечь более 95% ценных материалов. По мнению Джея-Би, в ближайшем будущем объемы вырастут на порядок. Что интересно, сейчас аккумуляторы электромобилей составляют лишь малую часть от всех присылаемых на утилизацию. В основном Redwood Materials осуществляет рециклинг батарей от электроники, инструментов и бытовой техники.

Наиболее примечательное заявление Джеффри Брайана — изготовленные из вторсырья аккумуляторы будут иметь характеристики только лучше. Это контринтуитивно, ведь обычно продукция из материалов после переработки выглядит соответствующе и обладает свойствами похуже. Однако в случае ценных металлов (никеля, кобальта, меди, алюминия, лития), которые извлекаются из отработавших свое батарей, ситуация обратная. Страубел сравнивает это с многократной фильтрацией: чем больше раз их пропускаешь через рециклинг, тем меньше примесей в них остается.

Тень лития, нависшая над миром

Вопрос (а по некоторым оценкам — скорее проблема) утилизации тяговых аккумуляторных зеленого транспорта вызывает едва ли не больше всего споров в дискуссиях о «светлом электромобильном будущем». И ведь действительно: батарея в таких машинах весит сотни кг, порой — порядка половины от общего веса электрокара.

Даже если не брать в расчет вероятность брака, из-за которого ее придется заменить (и в итоге батарей на помойке будет больше, чем машин), рано или поздно любое транспортное средство окажется на свалке. Учитывая, что уже сейчас по всему миру на дороги выехали более 12 миллионов электромобилей (не считая гибридов), в течение какого-то обозримого срока свалки пополнятся 5-8 миллионами тонн литиевых аккумуляторов. А производство таких машин только растет.

Возникает пара логичных вопросов. Первый — когда ждать этого завала? Второй — можно ли такие объемы мусора использовать с пользой? Частично проблему решают сами производители электромобилей и энергетические компании. Потерявшие часть емкости аккумуляторы просто извлекают из машин и устанавливают в промышленные накопители энергии. Стоящей на земле батарейке удельная эффективность по массе не так важна, да и оптимизировать нагрузку проще. Так, например, собирается поступать Nissan на своем британском производстве, проект по модернизации которого мы описывали ранее. Однако значительная доля литиевых ячеек все равно уйдет в утиль.

И Джеффри Брайан Страубел (Jeffrey Brian «JB» Straubel) решил, что литиевый утиль — ценнейший ресурс. Этот человек в далеком 2004 году стал пятым по счету сотрудником еще мало кому известного стартапа Tesla. Более того, именно Страубелу приписывают интерес Маска к электромобилям. Сам Джей-Би увлекался идеей электротранспорта с подросткового возраста и, конечно, поделился своим интересом со своим приятелем Илоном. Когда тот через год после создания своей автомобильной компании попросил товарища оценить наработки, Страубел с удовольствием это сделал. А потом еще сказал, как надо было делать. В итоге Маск сделал предложение, на которое Джей-Би не задумываясь согласился. За следующие 15 лет он внес существенный вклад в разработку батарейных блоков Tesla, химического состава аккумуляторных ячеек и развертывание полномасштабного серийного производства электрокаров.

Иными словами, опыт у человека колоссальный. Но с 2017 года он перестал быть технологическим директором Tesla (по сути — главным инженером всего бизнеса) и остался лишь на посту советника. Зато открыл свою компанию Redwood Materials, которая специализируется на переработке литиевых аккумуляторов. За пять лет фирма наладила основные техпроцессы, построила уже несколько заводов и организовала полноценную логистическую цепочку от вторсырья до готовых продуктов (тоже сырья, но прошедшего рециклинг). Основная цель Страубела — как можно сильнее замкнуть цикл производства электромобилей в пределах одной страны. К тому же, он считает, что через пару десятков лет, даже добычу необходимого сырья можно будет радикально снизить, поскольку основная его масса будет поступать от рециклинга. Которые уже сейчас поставляет материалы по цене конкурентоспособные с первичными.