Як працює гігафабрика, що виробляє акумулятори LG Energy Solution для Tesla та Toyota

Нова реальність гігафабрики в Мічигані: від електромобілів до систем збереження енергії

Гігафабрика корейського технологічного гіганта в Лансінгу, штат Мічиган, вражає своїми масштабами: її довжина сягає майже 800 метрів, а ширина - 400 метрів. Цей надсучасний комплекс площею понад 260 000 квадратних метрів коштував більше ніж 2 мільярди доларів. Всередині панує майже стерильна, клінічна атмосфера. Освітлені яскравим білим світлом коридори здаються нескінченними, а більшу частину роботи виконують роботизовані системи та автоматичні транспортні засоби (AGV), які перевозять сировину під наглядом інженерів.

Спочатку цей об’єкт планувався як спільне підприємство Ultium Cells між компаніями GM та LGES для випуску автомобільних акумуляторів. Проте через уповільнення темпів зростання ринку електромобілів у США та скасування деяких федеральних субсидій, концерн GM минулого року продав свою частку. Тепер тут одноосібно панують акумулятори LG Energy Solution. Подібні реструктуризації та розпади альянсів останнім часом сколихнули всю американську індустрію, зачепивши такі партнерства, як Ford та SK On, GM та Samsung SDI, а також Stellantis та LGES.

Рятувальне коло для заводу: попит на системи ESS та технологія LFP

Попри тимчасове охолодження автомобільного сектору, гігафабрика отримала друге дихання завдяки стрімкому зростанню попиту на промислові системи накопичення енергії (ESS). Їх масово потребують сучасні дата-центри для штучного інтелекту та енергетичні компанії. Крім того, LGES стала однією з перших компаній, яка перенесла виробництво літій-залізо-фосфатних (LFP) акумуляторів на територію США. Хоча у комерціалізації LFP зараз домінує Китай, сама технологія була розроблена в Америці ще у 1990-х роках.

Компанія очікує, що її північноамериканський підрозділ систем накопичення енергії LGES Vertech вийде на прибутковість уже в четвертому кварталі цього року. Цьому сприяє модернізація американської енергомережі та інтеграція відновлюваних джерел енергії.

Контракти з лідерами індустрії: Tesla та Toyota

Завод у Лансінгу розпочав випуск призматичних LFP-елементів для систем збереження енергії Tesla у межах масштабного контракту на суму 4,3 мільярда доларів, підписаного минулого року. Також підприємство постачатиме накопичувачі для місцевої енергетичної компанії DTE Energy.

Водночас виробник не відмовляється від автомобільного сектору. На лініях гігафабрики виготовляють нікель-марганець-кобальтові (NMC) елементи живлення для майбутнього великого електричного кросовера Toyota Highlander. Очікується, що ці ж акумулятори згодом отримають споріднені трирядні моделі Subaru Getaway та преміальний Lexus TZ.

Переналаштування ліній з випуску автомобільних батарей на стаціонарні ESS виявилося непростим завданням. Керівництво підприємства зазначає, що покриття для LFP-елементів є товстішим, а сам технологічний процес має суттєві відмінності, що вимагало встановлення нового обладнання та тривалої сертифікації.

Всередині стерильного виробництва LFP-елементів

Процес створення батарей кардинально відрізняється від традиційного автоскладання. Тут немає шуму металу чи класичного конвеєра. У цехах панує ідеальна чистота, відсутні будь-які запахи чи пил. Оскільки акумулятори надзвичайно чутливі до забруднень, відвідувачі зобов’язані носити захисні комбінезони, окуляри, шапочки та спеціальне взуття, проходячи декілька етапів очищення стисненим повітрям.

Основні етапи виробництва включають:

• Нанесення покриття (Coating): активна катодна маса у вигляді вологої суспензії наноситься на металеві листи.
• Каландрування (Calendering): пресування шарів для досягнення точної та рівномірної товщини.
• Сушка (Drying): повне видалення залишків вологи.
• Формування (Formation): перший цикл заряджання та розряджання для активації хімічних процесів.
• Дегазація (Degassing): видалення газів, що утворюються під час первинної активації.

Готові тонкі прямокутні LFP-пакети пакують у контейнери та відправляють на інший завод компанії в Голланді, штат Мічиган, де їх збирають у готові блоки ESS. Цікаво, що попри локалізацію виробництва в США, сировина для катодів усе одно імпортується з Індонезії та Китаю.

Погляд у майбутнє: натрій-іонні технології та твердотільні батареї

LGES спільно з General Motors веде розробку елементів з високим вмістом марганцю (LMR). Вони потребують значно менше дорогого нікелю та кобальту. Очікується, що з 2028 року такі батареї встановлюватимуть на позашляховики та пікапи GM, забезпечуючи запас ходу понад 640 км за ціною бюджетних LFP-пакетів.

Також компанія готується до виробництва акумуляторів нового перспективного формату 46-серії для електромобілів на своєму новому заводі в Аризоні. Вони дозволять скоротити час швидкої зарядки до 10 хвилин.

Паралельно розробляються натрій-іонні акумулятори для стаціонарних систем збереження енергії, де лідером наразі є китайська CATL. Що стосується твердотільних батарей для електрокарів, то тут фахівці LGES налаштовані скептично. Головною перешкодою залишається складність масового виробництва великих форматів. На думку експертів, твердотільні джерела живлення спочатку з’являться у смартфонах та спецтехніці, і лише через десятиліття стануть масовими на ринку електромобілів.