Аспирантка Сколтеха программы «Науки о материалах» Полина Морозова и ее коллеги создали стартап, целью которого является создать и предложить к применению следующее поколение аккумуляторов. О том, как родился стартап и каковы его перспективы, мы поговорили с Полиной.

Расскажите, пожалуйста, как родился Ваш стартап?

Наш стартап «К-плюс» организован аспирантами Сколтеха – мной и моей коллегой Натальей Каторовой – при активной поддержке наших научных руководителей и главных идейных вдохновителей, профессоров Артема Михайловича Абакумова и Кита Стивенсона из Центра энергетических систем. Мы основали компанию, вооружившись результатами, которые получили, работая по индустриальному проекту STRIP (Skoltech Translational Research and Innovation Program). Сама идея появилась в нашей научной группе еще раньше в далеком 2016 году и активно исследовалась в рамках большого совместного с MIT гранта. В итоге в декабре 2019 года наша группа в первый раз продемонстрировала работающий прототип калий-ионного аккумулятора (правда, с ёмкостью около 100 мА·ч, но это пока!), который в течение всей презентации «питал» светодиодную картинку с надписью “Sk”. Конечно, это совсем первые шаги, но уже они доказывают, что технология работает и может успешно использоваться! Цель родившегося стартапа – масштабирование и дальнейшая коммерциализация калий-ионных аккумуляторов. Это следующее поколение аккумуляторов после литий-ионных, но не для мобильных телефонов, а для устройств стационарного применения.

 

Наш калий-ионный аккумулятор будет в два раза дешевле литиевого аналога (за 1 киловатт-час электроэнергии), однако он несколько тяжелее, примерно на 20-30%. Именно из-за неконкурентных массогабаритных характеристик наша продукция нацелена не на портативную электронику, а на стационарные аккумуляторы для источников бесперебойного питания, для подключения к солнечным панелям, ветряным электростанциям, то есть на те области, где нет необходимости часто перемещать аккумулятор, но нужно надёжно и быстро запасать выработанную энергию. В конце декабря 2019 мы получили грант Фонда содействия инновациям «СТАРТ-1» на доработку и создание более мощных аккумуляторов и в начале 2020 года создали стартап «K-плюс» («Калий плюс»), а в мае стали официальными резидентами фонда «Сколково».

В чем вы видите преимущества и недостатки проектной идеи?

Хотя наши калий-ионные аккумуляторы уступают литиевым системам в ~1,3 раза в гравиметрической плотности энергии, они показывают иные конкурентные параметры, такие как срок службы и условия эксплуатации. Кроме того, значительный выигрыш в стоимости аккумулятора достигается за счет удешевления всех компонентов. В итоге наш аккумулятор почти в два раза дешевле. Наши расчеты показывают, что цена за 1 кВт·ч оказывается ниже, чем в случае литиевого, на 47%, потому что мы используем другие материалы, стоимость которых на порядок дешевле. Например, условно: если литиевый материал стоит 1000 р. за килограмм, то калиевый – 83 р. за килограмм. Получается, что с точки зрения емкости проигрыш не очень большой, а экономическая выгода существенна.

Каково ваше конкурентное поле? Есть ли конкуренты у технологии?

С точки зрения стационарного хранения энергии у калий-иона есть два основных конкурента.

Первый – свинцово-кислотный аккумулятор. На данный момент это самое распространенное решение: его используют как стартер в автомобилях, так и, в последнее время, как «хранилище энергии» в связке с солнечными панелями и источниками бесперебойного питания (ИБП). У него есть свои плюсы и минусы. Свинцово-кислотные аккумуляторы относительно дешевые: они намного дешевле, чем, например, литиевые аккумуляторы, и по цене сравнимы с калием. Но свинцовые аккумуляторы довольно быстро выходят из строя. Получается, 2– 3 года службы – и всё. А калий, так же как и литий, может служить более 7–8 лет. К тому же «свинцовые» аккумуляторы очень капризны, потому что их нельзя разряжать до конца. Свинцовый аккумулятор должен быть всегда заряжен до 60%, не ниже. Иначе он очень быстро начнет деградировать. У нас этой проблемы нет. У нас, наоборот, степень заряда/разряда не влияет на эксплуатационные характеристики. Если хочешь, то можешь разрядить аккумулятор хоть до нуля, хоть до 15% или 60%. Деградации емкости калий-ионного аккумулятора не произойдет. К тому же свинец довольно токсичный элемент сам по себе. Так как в свинцовых аккумуляторах есть кислота, то их лучше не кантовать: она может разлиться. Она, хотя и не суперконцентрированная, но, тем не менее, может повредить одежду и нанести химические ожоги. А у нас нет никаких едких веществ внутри нашего аккумулятора – поэтому калий-ионные системы более безопасны и менее токсичны.

То есть калий-ионный аккумулятор можно будет купить условно за такую же цену, но при этом он будет служить дольше и его можно будет полностью разряжать.

Второй конкурент – это так называемые натрий-ионные аккумуляторы (в англоязычной литературе sodium-ion). Это, наверное, главный конкурент калия с фундаментальной точки зрения, потому что натрия тоже много, он тоже дешевый, материалов для натрий-ионных аккумуляторов также много. В принципе, я бы сказала, что калий и натрий конкурируют на равных. Стоит сказать, что разработка натрий-ионных систем началась существенно раньше калий-ионных. Например, в нашей научной группе в сотрудничестве с МГУ параллельно ведутся разработки и по натрию, однако здесь важно «выбрать сторону» заранее. У каждой из этих электрохимических систем есть свои особенности, и, чтобы решить проблемные моменты, надо погрузиться полностью во что-то одно. Ну и работать, и верить, что именно твоё решение получится быстрее и эффективнее!

За рубежом есть стартапы по натрий-ионным аккумуляторам, которые производят свои первые прототипы аккумуляторов (наиболее известные – в Европе и в США). В России нет ни калиевых, ни натриевых стартапов, но зато очень много производителей и импортеров свинцово-кислотных аккумуляторов. Но есть и другой нюанс: Россия является крупнейшим мировым добытчиком калиевых минералов и солей. То есть калий можно буквально достать из земли, и тут же производить все необходимые материалы для аккумулятора. Импортонезависимость!

Кто ваш будущий клиент, согласно вашей бизнес-модели? Как будет работать проект?

Очень важно понимать, что нашей целью не является открытие собственного глобального производства калий-ионных аккумуляторов. Это требует колоссальных финансовых капиталовложений. Но мы можем использовать те же промышленные линии, что были построены для литий-ионных аккумуляторов. Поэтому наша задача – разработка и масштабирование технологии, а также создание прототипов с ёмкостью 10 Ач и более!  Рабочая бизнес-модель следующая: клиент знает требования к своим системам, озвучивает их, мы адаптируем процесс производства и дизайн аккумуляторов под конкретную задачу, производим тестовую партию материалов и прототипов, например, из пяти аккумуляторов, чтобы клиент мог их протестировать: увидеть, как наша технология работает, опробовать аккумуляторы на своем оборудовании. Мы их предоставляем и, если все хорошо, лицензируем технологию этого производства.

Сейчас мы находимся на стадии перехода от лабораторных ячеек к реальным ёмким призматическим прототипам. Собственно, для реализации этой задачи мы получили финансовую помощь от Фонда Содействия Инновациям (также известен как Фонд Бортника). На данном этапе мы отрабатываем методики и технологии сборки аккумулятора. Но однажды вы еще услышите про «К-плюс» и будете использовать наши потрясающие калий-ионные аккумуляторы!

По вопросам бизнес-девелопмента и сотрудничества по стартапам в Сколтехе обращаться к Дмитрию Пирадову ()

 

Контакты:
Skoltech Communications
+7 (495) 280 14 81