ПРОЕКТ

Создание в Российской Федерации импортозамещающего, экспорт ориентированного производства анодных материалов систем накопления и хранения энергии на основе отечественного природного графита.

Широкое использование возобновляемых источников энергии, увеличение парка электромобилей, водородного транспорта, промышленных СНЭ расширяет сферу применения электрохимических накопителей энергии.

Наибольшее применение нашли литий-ионные аккумуляторы.

Литий - ионный аккумулятор состоит из анода, катода, сепаратора и электролита. В качестве анода используется искусственный или природный графит. Природный сферический графит – основной компонент анодных материалов, получаемый обработкой природного чешуйчатого графита. Проект направлен на создание отечественного производства композиционных анодных материалов типа «ядро-оболочка» с использованием графита в качестве ядра и оболочкой в виде наночастиц оксидов металлов или пироуглерода, с основными характеристиками на уровне м выше мировых стандартов.

РЕШАЕМАЯ ПРОБЛЕМА

Несмотря на расширяющийся интерес и спрос на электродные материалы на основе графита и графена, на настоящий момент в Российской Федерации отсутствует производство анодных материалов на основе природного графита. Производство устройств хранения и накопления электроэнергии как для гражданского, так и для оборонного сектора практически полностью зависит от импорта электродных материалов. Ввиду наличия на территории РФ собственных месторождений чешуйчатого графита, пригодного для получения анодных материалов, представляется перспективным организация импортозамещающего производства таких материалов.

ТЕХНОЛОГИЯ

Процесс производства анодного материала для ЛИА состоит из нескольких технологических операций:

– очистка природного чешуйчатого графита (до содержания зольных примесей не более 0,05%);

– измельчение (средний размер 15-20 мкм);

– сфероидизация (получение сферического графита, увеличение плотности);

– модификация сферического графита (увеличение емкости, увеличение стабильности при циклировании).

ПРОДУКТЫ:

 Анодный материал ЛИА - сферический графит покрытый пироуглеродом (два варианта), с нанесением покрытия наночастицами оксидов металлов (три варианта), со следующими характеристиками:

1. - Размеры частиц: d10 = 8-10 мкм, d50 = 14-17 мкм, d90 = 25-30 мкм (могут меняться по требованию заказчиков);
2. - Удельная площадь поверхности (по БЭТ) менее 7 м2/г;
3. - Насыпная плотность не менее 0,85 г/см3;
4. - Зольность не более 0,05%;
5. - Степень графитации не менее 95%.
6. - Удельная емкость не менее 340 мА∙ч/г;

 Высокочистый микронизированный порошк графита со следующими характеристиками:

1. - Размеры частиц 1-20 мкм
2. - Содержание углерода не менее 99,9%

ТЕКУЩИЙ СТАТУС РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА:

- Разработан способ очистки графитового концентрата Тайгинского месторождения и местрождение Союзное до содержания зольных примесей не более 0,05%. (оформляется патент). Способ проверен в лабораторных условиях. Существует предварительная договоренность на изготовление пилотной установки по очистке.

- Разработана технология и пилотное оборудование для получения сферического графита. Технология проверена на лабораторной установке. Готова конструкторская документация на изготовление пилотной установки по сфероидизации графита.

- Сконструированы и изготовлены два типа мельниц - молотковая универсальная (МУ 450Г) и ударно вихревая (МУВ 400Г). Возможность измельчения графита с выходной фракцией D90 от 5 до 35 мкм. (Патент на полезную модель, заявка на патент). Введено в эксплуатацию опытное производство тонкодисперсных порошков графита.

- Получены образцы сферического графита. Полученные образцы сферического графита Carbomill SG-NT прошли исследование в компании ООО «Глобал СО». Получен заказ на пилотную партию 1 кг. Заказ выполнен, изготовлена опытная партия ЛИА.

- Получен заказ на пилотную партию анодного материала Carbomill SG-NT, Carbomill SG-АT от АО «Энергия» и АО «Сатурн».

- Получен заказ и ведутся работы по созданию анодного материала по заявленным характекристикам АО «АК «РИГЕЛЬ».

- Получены образцы анодного материала (пироуглеродное покрытие Carbomill SG-CT, покрытый наночастицами оксидов металлов - Carbomill SG- TMO). Материалы переданы для исследования электрохимических характеристик в лаборатории Центра компетенций НТИ по технологиям новых и мобильных источников энергии при «ИПХФ» РАН, и в лабораторию кафедры «Химические технологии» «ЮРГПУ» (НПИ).

Полученные образцы анодного материала Carbomill SG-NT и Carbomill SG-АT по техническим характеристикам соответствуют требованиям заложенным в План мероприятий по импортозамещению в отрасли энергетического машиностроения, электротехнической и кабельной промышленности Российской Федерации ( Приказ Минпромторг РФ № 2422 от 02 июля 2021г. Шифр отраслевого плана 21ЭМ23.1.2)

( для ознакомления: https://frprf.ru/download/plan-po-importozameshcheniyu-v-energeticheskom-mashinostroenii-elektrotekhnicheskoy-i-kabelnoy-promy.pdf )

В 2022-2023 году мы планируем:

1. До конца 2022 года закончить работы по получению композиционных анодных материалов типа «ядро-оболочка» с использованием сферического графита в качестве ядра и оболочкой в виде наночастиц оксидов металлов или пироуплотнения.

2. На основании имеющихся разработок, в третьем квартале 2022 года изготовить пилотные установки по очистке и сфероидизации графита, и запустить пилотное производство анодного материала производительностью до 200 кг в месяц.

3. Продолжить продвижение электродных материалов производства «НПП «Карбомил» на рынок РФ и экспорт. Поставить опытные партии анодного материала Российским и зарубежным производителям ЛИА.

4. Продолжить работы по глубокой переработке побочных продуктов сфероидизации («микронизированный» графит). Коммерциализировать полученные материалы.

5. Привлечь финансирование, и в третьем квартале 2023 года запустить опытное производства анодного материала мощностью до 100 тонн в год.

6. Осуществить патентную защиту интеллектуальной собственности на всех этапах проекта 2022 – 2023 год.

ПЕРСПЕКТИВЫ КОММЕРЦИАЛИЗАЦИИ:

1. Российские производители литий-ионных аккумуляторов.

Основные потребители: ООО «РЭНЕРА», АО "ЭНЕРГИЯ", АО «Уралэлемент», ОАО "АККУМУЛЯТОРНАЯ КОМПАНИЯ "РИГЕЛЬ", ООО «Глобал СО», АО «Сатурн».

Получена заинтересованность в использовании анодного материала производства НПП «Карбомил» от компаний: ООО «РЭНЕРА», АО "ЭНЕРГИЯ", ОАО "АК "РИГЕЛЬ", ООО «Глобал СО», АО «Сатурн».

Получены заказы на пилотные партии анодных материалов Carbomill SG-NT, Carbomill SG-АT от АО «Энергия», АО «Сатурн», ООО «Глобал СО».

Согласно «Концепция по развитию производства и использования электрического автомобильного транспорта в Российской Федерации на период до 2030 года» объем рынка анодного материала РФ, в период 2021 - 2024 годов, только для электротранспорта, составит от 2,0 до 2,9 млрд. рублей, или около 1000 тонн анодного материала в год.(расчет произведен на основании обозначенных планов первого этапа Концепции - производство не менее 25 тыс. электротранспортных средств. Количество анодного материала в батарее электромобиля не менее 40 кг. Стоимость одного кг анодного материала на рынке РФ от 2,0 тыс. рублей (от 28 $/кг)).

Согласно прогноза VYGON Consulting, спрос на внутреннем рынке накопителей для электротранспорта и энергетики в РФ в течение 5 лет вырастет до 6,4 ГВ тч/год, что составит около14 млрд. рублей (расчет произведен из примерной удельной энергоёмкости анодного материала равной 1 Вт*ч/г). С учетом объема добычи чешуйчатого графита на территории РФ, наш проектможет в значительной мере закрыть потребности отечественных производителей ЛИА в анодном материале, и на 100% потребности предприятий, использующих при производстве ЛИА в качестве анодного материала природный сферический модифицированный графит.

Однако необходимо учитывать, что потребности только ООО «РЭНЕРА» – отраслевой интегратор Росатома по накопителям энергии (входит в Топливную компанию Росатома «ТВЭЛ») после запуска в Калининградской области завода по производству литий-ионных аккумуляторных ячеек и систем накопления энергии, составят около 4000 тонн анодного материала ЛИА к 2026 году.

2. Зарубежные производители ЛИА и электрохимических систем накопления энергии.

Анодный материал ЛИА производства «НПП «Карбомил» является продуктом глубокой переработки природного чешуйчатого графита, и представляют собой товар с высокой добавленной стоимостью, потребность в котором растет во всем мире.

В мире не так много месторождений природного чешуйчатого графита пригодного для использования в качестве анодного материала ЛИА. В РФ два таких месторождения (работающих, или готовых к введению в эксплуатацию в ближайшее время) - Тайгинский графитовый карьер (ООО«Тайгинский ГОК») и Месторождение Союзное (ООО «Дальграфит» - запуск в 2023 году).

По прогнозам, объем мирового рынка анодных материалов литий-ионных аккумуляторов вырастет с 8,4 млрд долларов США в 2021 году до 21,0 млрд долларов США к 2026 году, в среднем на 19,9% с 2021 по 2026 год.

По состоянию на май 2021 года в Европе и Великобритании было построено или запланировано к строительству 38 заводов по производству аккумуляторных батарей мощностью 1144 ГВтч к 2030 году.

Только в Европе и Великобритании потребность в анодном материале к 2030 году составит около 1 млн. тонн в год.

Объем мирового рынка графена в 2019 году оценивался в 78,7 миллиона долларов США, и ожидается, что с 2020 по 2027 год он увеличится в среднем на 38,7%.

Источники:

http://static.government.ru/media/files/bW9wGZ2rDs3BkeZHf7ZsaxnlbJzQbJJt.pdf

https://vygon.consulting/products/issue-1752/

https://www.marketresearch.com/MarketsandMarkets-v3719/Lithium-Ion-Battery-Anode-Materials-14845762/

https://cleantechnica.com/2021/07/03/europe-planning-38-new-ev-battery-gigafactories

https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/graphene-industry

КОНКУРЕНТЫ

На рынке Россицйской Федерации представлены только зарубежные производители анодного материала ЛИА их Китая, Японии, Южной Кореи, ЕС.

Наши конкурентные преимущества:

Локализация производства на территории Российской Федерации.

Основное сырье и материалы отечественного происхождения.

Возможность изготовление материала по ТЗ заказчика.

Безотходное производство.

Стоимость готового продукта на 5-15% ниже среднерыночных.

Характеристики материала на уровне и выше представленных на рынке.

АРХИПЕЛАГ 2022

В рамках акселератора Архипелаг 2022 мы рассчитываем получить экспертную оценку, доработать проект и презентовать его потенциальным инвесторам и клиентам проекта. Мы надеемся познакомиться с управленческими командами регионов РФ и найти Индустриального партнера для совместного запуска в 2022 году пилотного производства, с перспективой организации опытного производства (до 100 тонн в год), и промышленного производства (1000 – 4000 тонн/год) анодных материалов литий ионных аккумуляторов к 2025 году.

На страницу проекта