Морозним днем на початку січня, працюючи в своєму офісі у передмісті Бостона Биллерика, штат Массачусетс, Цю Хуан отримала текстове повідомлення з двох слів.
“Обертаються колеса”, – свідчив напис. Додавався короткий відеокліп, який засвідчує автомобіль на роликах в закритому випробувальному центрі.
На нетренований погляд, у відео не було нічого примітного. Автомобіль міг проходити перевірку на викиди в автомайстерні (за винятком того, що у нього не було вихлопної труби). Але для пані Хуан, виконавчого директора Factorial Energy, це відео стало важливою віхою в пошуку, який вже зайняв десятиліття її життя.
Пані Хуан, її чоловік Алекс Ю та їх співробітники в Factorial працювали над новим типом акумулятора для електромобілів, відомим як твердотільний, який може перевернути автомобільну промисловість з ніг на голову за кілька років — якщо вдасться подолати величезну кількість технічних проблем.
Для пані Хуан і її компанії акумулятор мав потенціал змінити уявлення споживачів про електромобілі, дати Сполученим Штатам і Європі перевагу перед Китаєм і допомогти врятувати планету.
Factorial – одна з десятків компаній, що намагаються винайти акумулятори, які зможуть заряджатися швидше, їздити далі і зробити електромобілі дешевше і зручніше бензинових. Транспорт є найбільшим джерелом викидів антропогенних парникових газів, і електромобілі можуть стати потужною зброєю у боротьбі зі зміною клімату і забрудненням міського повітря.
Відео, що потрапило в телефон пані Хуан, належало Уве Келлеру, керівнику відділу розробки акумуляторів в Mercedes-Benz, яка підтримувала дослідження Factorial грошима і досвідом.
Короткий ролик з седаном Mercedes в дослідницькій лабораторії недалеко від Штутгарту, Німеччина, свідчив про те, що компанія встановила в автомобіль акумулятор Factorial і що він дійсно може приводити в рух колеса.
Тест став важливим кроком вперед в подорож, яка почалося, коли пані Хуан і р-н Ю все ще були аспірантами Корнельського університету. До цього вся їх робота проводилася в лабораторіях. Міс Хуан була схвильована тим, що їх винахід виходить у світ.
Але попереду ще довгий шлях. Mercedes з акумулятором Factorial ще не був виведений на дорогу. Це було єдине місце, де технологія дійсно мала значення.
Багато стартапів створили прототипи твердотільних акумуляторів. Але жоден американський або європейський автовиробник не впровадив такий акумулятор у серійний автомобіль і не довів, що технологія може витримати удари, вібрацію і вологість вулиць. А якщо і були, то тримали це в секреті.
В кінці 2023 року містер Келлер, досвідчений інженер Mercedes, запропонував міс Хуан спробувати.
“Ми розбираємося в автомобілях”, – сказав пізніше містер Келлер. “Ми віримо в те, що речі дійсно рухаються”.
Спочатку компанія зосередилася на поліпшення матеріалів, що дозволяють акумуляторам накопичувати енергію. Ситуація змінилася після того, як Mercedes інвестував в Factorial в 2021 році. Mercedes прагнув до більш масштабного технологічного стрибка і закликав Factorial перейти на твердотільні акумулятори.
Технологія отримала таку назву, тому що вона усуває рідкий електроліт – хімічну суміш, яка допомагає транспортувати заряджені енергією іони всередині акумулятора. Рідкі електроліти краще транспортують іони, але можуть підтримувати горіння. Заміна рідкого електроліту твердим або напівтвердим електролітом робить батареї більш безпечними.
Акумулятор, який не перегрівається, можна заряджати швидше, можливо, за той же час, що вимагається для заправки автомобіля бензином. А твердотільні акумулятори запасають більше енергії в меншому просторі, зменшуючи вагу і збільшуючи дальність дії.
Але в твердотільних акумуляторів є один великий недолік, який пояснює, чому сьогодні ви не можете купити автомобіль з таким акумулятором. Такі елементи живлення більш схильні до утворення внутрішніх нерівностей, які викликають коротке замикання. Величезні багатства чекають будь-яку компанію, яка зможе подолати цю проблему і розробити довговічний, безпечний і досить простий у виготовленні акумулятор.
Незважаючи на очевидні відмінності між Factorial і Mercedes — в стартапі працює трохи більше 100 співробітників порівняно з 175 000 — стиль роботи пані Хуан відповідав культурі Mercedes.
Виробниче пекло
В акумуляторному бізнесі вважається аксіомою, що створити класний прототип – найбільш легка частина. Завдання полягає в тому, щоб з’ясувати, як виробляти мільйони акумуляторів за розумною ціною.
Factorial зіткнулася з цією проблемою у 2022 році, відкривши невеликий дослідний завод в Чхонане, Південна Корея, місті недалеко від Сеула, відомому своєю високотехнологічною промисловістю. Проект перетворився, за словами міс Хуан, у “виробниче пекло” — ту саму фразу використовував Ілон Маск, коли Tesla щосили намагалася налагодити масове виробництво седана і ледь не збанкрутувала.
Щоб заробити гроші, завод з виробництва акумуляторів не може виробляти надто багато дефектних елементів. В ідеалі вихід, відсоток придатних елементів, повинен становити не менше 95 відсотків. Це диявольськи складно, оскільки використовуються леткі хімічні речовини і тендітні сепаратори, укладені шарами і запаковані в комірки з нульовою погрішністю.
Десятки компаній намагаються налагодити масове виробництво твердотільних елементів, включаючи великих автовиробників, таких як Toyota, і більш дрібних, таких як QuantumScape, стартап з Кремнієвої долини, підтримуваний Volkswagen. Mercedes, хеджуючи свої ставки, також працює з тайванською компанією ProLogium.
Китайський автовиробник Nio продає автомобіль з тим, що він рекламує як твердотільний акумулятор. Аналітики кажуть, що технологія менш розвинена, ніж продукт Factorial, і пропонує менше переваг у вазі і продуктивності. Але немає ніяких сумнівів в тому, що китайські компанії вкладають значні кошти в твердотільні акумулятори (solid state).
У кожної компанії є свої ретельно охоронювані рецепти і виробничі процеси. “Важко сказати, яка технологія переможе”, – сказав Сяоси Хе, технологічний аналітик дослідницької фірми IDTechEx.
Частково через те, що твердотільні акумулятори так складні у виробництві, багато керівників автомобільних компаній скептично ставляться до того, що найближчим часом вони будуть мати комерційний сенс. Акції багатьох стартапів, що займаються виробництвом твердотільних акумуляторів, різко впали, і заворушення в керівництві стали звичайним явищем.
Factorial ізолювала себе від суворих суджень Уолл-стріт, ніколи не продаючи акції. Фінансування надходить від приватних інвесторів, включаючи бостонську фірму WAVE Equity Partners і партнерів, серед яких південнокорейський автовиробник Hyundai Motor; і Stellantis, яка в наступному році планує протестувати заводські акумулятори в маслкарах Dodge Charger. Компанія також співпрацює з LG Chem, південнокорейською компанією, що виробляє матеріали для акумуляторів.
Прогнози щодо того, як скоро з’являться комерційні твердотільні акумулятори, виявилися надмірно оптимістичними. Toyota представила футуристичний прототип в 2020 році, але до продажу автомобіля з твердотільним акумулятором компанії ще багато років.
Курт Келти, віце-президент General Motors, який відповідає за акумулятори, входить у число тих, хто повірить у це, коли побачить. “Ми не робимо ставку на твердотілі акумулятори”, – сказав Келти.
Я навіть не знаю, чи зможемо ми це зробити
Спочатку продуктивність конвеєра по зборці прототипів Factorial у Південній Кореї становила всього 10 відсотків, що означало, що 90 відсотків його акумуляторів були несправні. Незважаючи на те, що вона воліла добре висипатися ночами, пані Хуан часто доводилося прокидатися о 4 годині ранку, щоб розібратися з проблемами на фабриці, яка працювала цілодобово.
“Завжди були проблеми”, – сказала вона. “Був момент, коли я подумала, що навіть не знаю, чи зможемо ми це зробити”.
До 2023 року Factorial випустила досить осередків, придатних для автомобіля, щоб містер Келлер, який пропрацював в Mercedes 25 років, почав подумувати про встановлення їх на автомобіль. Вартість і ризик невдачі були настільки високі, що він звернувся за схваленням до свого начальства. Озброївшись слайдами PowerPoint, містер Келлер вирушив до Олі Келлениусу, який є виконавчим директором Mercedes.
Келлер стверджував, що дорожні випробування допоможуть визначити, серед іншого, чи будуть акумулятори працювати тільки з повітряним охолодженням. Якщо так, то це усуне необхідність в більш важкій і дорогій системі рідинного охолодження.
Келлениус підписав контракт з проектом, вважаючи, що відчутна мета буде мотивувати команду і прискорить розвиток. Він провів аналогію з гонками Формули-1. “Якщо ви переслідуєте лідера і раптом бачите його, ви стаєте швидше”, – згадував містер Келлениус.
Пані Хуан була трохи здивована, коли в кінці 2023 року Келлер сказав їй, що Mercedes хоче розмістити акумулятор в робочому автомобілі. “Чесно кажучи, ми не підозрювали, що це станеться так скоро”, – сказала вона зі сміхом.
Але до червня 2024 року Factorial вдалося зробити досить високоякісних елементів живлення, щоб оголосити, що вона почала постачати їх Mercedes. У листопаді фабрика в Південній Кореї досягла 85-відсоткової продуктивності, що є кращим результатом на сьогоднішній день.
Mercedes все ще належало з’ясувати, як упакувати елементи живлення таким чином, щоб захистити їх від дорожньої грязі і вологи. А також інтегрувати акумуляторний блок в автомобіль, підключивши його до систем управління автомобіля.
У акумуляторів Factorial був один великий недолік, який утруднював їх встановлення в автомобілі. Вони розширювалися при зарядці і стискалися при розрядці. За словами Келлера, вони “дихали”.
Келлер звернувся до інженерів гоночної команди Mercedes Формули-1, які звикли швидко вирішувати технічні проблеми. Вони розробили механізм, який розширювався і стискався разом з акумуляторами, підтримуючи постійний тиск.
До Різдва 2024 року команда, що працює в головному дослідному центрі Mercedes в Зіндельфінгені, недалеко від Штутгарту, відправила Келлеру повідомлення з цими двома словами: “обертаються колеса”.
Нарешті я бачу тебе
Келлер зізнався, що трохи розчулився, коли його команда надіслала йому відео з автомобілем. Він дочекався закінчення Різдва, щоб переслати повідомлення до міс Хуан з тими ж двома словами.
Кілька тижнів потому інженери Mercedes відправили автомобіль з акумулятором Factorial, в іншому стандартний електричний седан EQS, на трасу компанії для його першого дорожнього випробування.
Спочатку інженери вели машину повільно. Вони уважно стежили за технічними даними, відображеними на екрані приладової панелі.
Вони їхали все швидше і швидше, поки на четвертий день не досягли швидкості 130 кілометрів у годину по автобану. Акумулятор не сів. Теоретично, він може проїхати 1200 кілометрів – більше, ніж більшість звичайних автомобілів можуть проїхати на одному баку бензину.
Келлер тримав міс Хуан в курсі прогресу, але вона все одно була здивована, коли під час наради щодо маркетингової стратегії в лютому люди з відділу комунікацій Mercedes згадали, що вони підготували прес-реліз, в якому повідомили про це досягнення.
Перші успішні дорожні випробування з акумулятором Factorial стали надзвичайно важливим моментом, якого вони чекали роками. Тим не менш, команди Mercedes і Factorial не влаштовували вечірок, щоб відсвяткувати цю подію. Їм все ще потрібно було попрацювати.
Наступний крок – оснастити парк автомобілів Mercedes акумуляторами, вдосконалити виробничий процес і провести випробування, необхідні для початку їх продажу. Ймовірно, на це піде як мінімум до 2028 року. Багато експертів не очікують, що автомобілі з твердотільними акумуляторами стануть широко доступні найраніше до 2030 року.
За матеріалами: New York Times
