Анодные материалы систем накопления и хранения энергии.

Описание проекта

Проект направлен на создание в Российской Федерации импортозамещающего, экспорт ориентированного производства анодных материалов и электропроводящих добавок систем накопления и хранения энергии на основе природного графита отечественного происхождения.

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 производства анодных материалов и электропроводящих добавок на основе отечественного природного графита, 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 природный графит со следующими характеристиками:

- Размеры частиц: d10 = 8-10 мкм, d50 = 14-17 мкм, d90 = 25-30 мкм (могут меняться по требованию заказчиков);
- Удельная площадь поверхности (по БЭТ) менее 7 м2/г;
- Насыпная плотность не менее 0,80 г/см3;
- Зольность не более 0,05%;
- Степень графитации не менее 95%.
- Удельная емкость 340-360 мА∙ч/г;

Высокочистый микронизированный порошк графита со следующими характеристиками:

- Размеры частиц 5-15 мкм
- 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%. (Патент).

- Разработана технология и пилотное оборудование для получения сферического графита. (Ноу-Хау)

- 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. (Два патента на полезную модель). Введено в эксплуатацию опытное производство тонкодисперсных порошков графита.

- Полученные образцы сферического графита Carbomill SG-NT прошли исследование в компании АО «Энергия» и ООО «Глобал СО». Получены и выполнены заказы на пилотные партии.

- Получен заказ от АО «Энергия» на партию анодного материала Carbomill SG-NT для проведения промышленных испытаний.

- Изготовлена и введена в эксплуатацию пилотная установка по получению анодного материала Carbomill SG-NT мощностью 100 кг/месяц.

- Подана заявка на участие ООО «НПП «Карбомил» в дорожной карте развития высокотехнологичного направления «Системы накопления электроэнергии».

Полученные образцы анодного материала Carbomill SG-NT 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 2023-2024 году мы планируем:

1. В 2023 году, на пилотной установке по очистке и сфероидизации природного графита, мы планируем отработать промышленную технологию получения анодного материала Carbomill SG-NT. Рассчитать себестоимость получаемого продукта, подтвердить качество, провести промышленные испытания.

2. На основании имеющихся разработок, в третьем квартале 2023 года изготовить и ввести в эксплуатацию лабораторную установку механохимического синтеза наноматериалов (графена, оксида графена) на основе побочных продуктов сфероидизации природного графита (микронизированный графит).

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 во втором полугодии 2024 года запустить промышленное производства анодного материала мощностью до 100 тонн в год.

6. Осуществить патентную защиту интеллектуальной собственности на всех этапах проекта 2023 – 2024 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 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 1,0 до 1,8 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 1,0 тыс. руб/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. С учетом объема добычи чешуйчатого графита на территории РФ, наш проект может 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.

КОМАНДА:

Самодуров Анатолий Анатольевич, директор. Организация деятельности компании.

Анализ рынка, конкурентов, маркетинг. Сбор и анализ событий на рынке, в производстве и сфере технологии. Ведение переговоров, продвижение продукта на рынок.

Ответственность за деятельность компании и конечный результат. Опыт работы в бизнес структурах более 25 лет.

Братков Илья Викторович, к.т.н., заместитель директора по науке. Инженер-электрохимик.

Синтез и исследование опытных образцов. Анализ физико- химических свойств.

Разработка и усовершенствование химических технологических процессов.

Ответственность за все химические процессы связанные с очисткой и модификацией графита. Опыт проведения профильных НИОКР более 5 лет.

Емельянов Роман Александрович, инженер-конструктор, технолог. Моделирование и построение технологических процессов. Разработка, конструирование и изготовление мельничного оборудования, оборудования по сфероидизации.Ответственность за техническую часть проекта. Опыт работы более 10 лет.

Ванюшкин Никита Николаевич, инженер-электрик, разработчик в области электроснабжения, автоматизации и интеграции информационных технологий промышленных установок. Оптимизация технологических процессов и повышение их производительности. Создание автоматических рабочих процессов, управление данными, интеграция различных систем и разработка пользовательских интерфейсов. Опыт профильной работы более 15 лет.

Акселератор АРХИПЕЛАГ 2023

В рамках акселератора Архипелаг 2023 мы рассчитываем лично представить свои решения индустриальным партнерам и органам власти регионов, и найти Индустриального партнера для совместного запуска в 2024 году опытного производства анодных материалов литий ионных аккумуляторов (до 100 тонн в год).

#инвестиционно_привлекательный

https://carbomill.ru/