Ускоренное использование ресурсов вызвало экологический активизм, о чем свидетельствуют миллионы американцев, принявших участие в первом Дне Земли 22 апреля 1970 года. Но это также породило опасения по поводу нехватки ресурсов. В том же году добыча нефти в США достигла пика и начала медленное, но неуклонное снижение, что вызвало панику по поводу того, что нефть просто закончится (позже эти опасения оказались беспочвенными; в настоящее время добыча нефти в стране превышает уровни 1970 года). 41 Инвесторы все больше беспокоились о том, что дефицит может стать препятствием для получения прибыли. Бестселлер «Пределы роста», опубликованный в 1972 году, был выпущен не радикальными экологами, а Римским клубом, глобальным круглым столом лидеров частного и государственного секторов.

В этом контексте правительства стран Глобального Юга, часто действуя в ответ на социальные требования, пытались укрепить свой суверенитет над своими ресурсами и экономикой. Правительства стран Глобального Севера рассматривали эти действия как прямую угрозу. Они применили мощное сочетание жестких мер и мягкой дипломатии, чтобы защитить транснациональные корпорации и своих инвесторов. А некоторые из них, особенно те, на территории которых находились обширные месторождения полезных ископаемых и ископаемого топлива, также поощряли добычу на своей территории.

С 1970-х годов геополитика значительно изменилась. Однако тот момент, когда доминировали требования деколонизации, напряженность в отношениях между великими державами ( ) и энергетические шоки, сегодня кажется удивительно знакомым. Сохраняющаяся актуальность ресурсного национализма в странах Глобального Юга и привлекательность ресурсной безопасности в странах Глобального Севера свидетельствуют о стойкости языка и логики, зародившихся в тот бурный период. От современных предложений о создании «ОПЕК лития» до шагов по добыче лития на суше в Соединенных Штатах и Европейском союзе — мы живем в мире, сформированном предыдущими десятилетиями ожесточенной борьбы за добывающие фронты глобального капитализма.

Поэтому не случайно, что литиевая батарея также берет свое начало в бурных 1970-х годах.

Глава 3

.

Литиевые границы

Идея о том, что литиевые батареи могут заменить нефть, возникла в весьма неожиданном месте: в компании Exxon. В разгар нефтяного кризиса в начале 1970-х годов эта компания, занимающаяся добычей ископаемого топлива, выделила миллионы долларов на исследования альтернативных источников энергии. Исходя из предположения, что добыча нефти достигнет пика в ближайшие несколько десятилетий, ученые компании искали энергетические технологии будущего, чтобы конец нефти не означал конец прибыли Exxon. 1

Хотя на первый взгляд может показаться нелогичным, что компания, занимающаяся ископаемым топливом, планирует переход к пост-углеродному миру, это было вполне обоснованно, учитывая длинные очереди на заправочных станциях и опасения по поводу материальных ограничений роста. Как рассказывает историк-эколог Джеймс Мортон Тернер, этот момент корпоративной дальновидности был мимолетным. Как только цены на нефть стабилизировались, Exxon отказалась от своих интересов в новых энергетических технологиях. Но проект компании по разработке усовершенствованных аккумуляторов стал важным звеном в транснациональной истории литиевых батарей. Эта история разворачивается в 1970-х и 1980-х годах, проходя через «адский промышленный ландшафт нефтеперерабатывающих заводов и резервуаров для хранения» на объектах Exxon в Клинтоне, штат Нью-Джерси, до лаборатории неорганической химии Оксфордского университета и компании Asahi Kasei ( ) в Канагаве, Япония, где находится крупный производственный завод, управляемый нефтехимическим гигантом Asahi Kasei. 2

Звездная роль лития в перезаряжаемых батареях и, следовательно, в электрической мобильности во многом обязана ключевой инновации химика Стэнли Уиттингема: интеркаляции. 3 Этот странный термин обозначает способность твердых материалов с решетчатой структурой принимать в себя перемещающиеся молекулы или ионы. Уиттингем сам не открыл интеркаляцию, которая была известна с середины XIX века. Его вклад, разработанный в лабораториях Exxon, заключался в применении этого процесса в батареях. Положительно заряженные ионы лития могут встраиваться в материалы анода и катода, перемещаясь от анода к катоду, когда батарея питает устройство, и обратно в противоположном направлении, когда устройство подключено к источнику питания и заряжается. 4 В то же время освободившиеся электроны движутся по внешней цепи. Это движение и является электрическим током.

Все типы батарей — от свинцово-кислотных, которые запускают двигатель традиционного автомобиля, до щелочных, которые питают фонарики и портативные радиоприемники, и литий-ионных, которые питают смартфоны и электромобили — являются источником электрической энергии. Эта основная функция настолько повсеместна, что ее легко принимать как должное. Но батареи выполняют впечатляющую задачу: накапливая энергию, они отделяют процесс ее генерации от ее конечного использования, позволяя этим двум процессам происходить в разное время и в разных местах. 5 Помимо этой важной общей черты, батареи различаются по возможности перезарядки, напряжению, плотности энергии и мощности. Другими словами, батареи различаются по электрическому потенциалу, способности накапливать энергию на единицу объема, а также по скорости и надежности подачи энергии.

Литий превосходит все другие элементы по всем этим параметрам. Атомы лития уникально легкие, они состоят всего из трех протонов, четырех нейтронов и трех электронов, поэтому этот элемент занимает третье место в периодической таблице. По отношению к своей массе литий может хранить большое количество энергии. В случае электромобиля тысячи аккумуляторных элементов объединены в блоки, что фактически умножает их мощность и энергетическую плотность до уровня, который пока не может быть достигнут ни одной другой технологией аккумуляторов.

Литий действует не в одиночку. Конкретные материалы, из которых состоят катод и анод, влияют на плотность, безопасность и стоимость аккумуляторных элементов. Именно открытие оксфордским химиком Джоном Гуденафом трех различных рецептов катода стало основой для развития аккумуляторной промышленности, которую мы знаем сегодня. 6 Будучи руководителем лаборатории неорганической химии, Гуденаф непосредственно развил инновации Уиттингхэма. Вместо того чтобы извлекать литий из пожароопасного анода из металлического лития, Гуденаф снабжал батареи литием из различных соединений в катоде: оксида кобальта лития, оксида марганца лития и фосфата железа лития. Но чем заменить нестабильный литиевый анод? Здесь Гуденаф фактически передал эстафету научного прогресса химику Акире Йошино. Работая в лабораториях Asahi Kasei, Йошино экспериментировал с различными углеродными материалами для анода и в конечном итоге остановился на нефтяном коксе, или синтетическом графите. 7

Благодаря этому распределенному, совместному и транснациональному процессу исследований и разработок к лету 1986 года была создана литий-ионная батарея. Ее изобретение стало качественным скачком в области хранения энергии, плотности и производительности. В знак признания их совместных усилий Гуденаф, Уиттингем и Йошино были удостоены Нобелевской премии по химии 2019 года.

Научные инновации — это одно, а коммерциализация — совсем другое. Как нефтехимическая компания, работодатель Йошино, Asahi Kasei, не обладала ноу-хау или оборудованием для производства батарей. Японская фирма также хотела удержать своих конкурентов, таких как Sony и Panasonic, от получения информации о своей революционной перезаряжаемой батарее с высокой плотностью энергии. Вместо того чтобы продолжать проект в своих собственных лабораториях, компания отправила делегацию в Бостон с тремя банками химической суспензии, содержащей катод, анод и электролит, с целью опробовать новый дизайн батареи. Их пунктом назначения была компания Battery Engineering, Inc., расположенная в переоборудованном гараже в районе Хайд-Парк ( ) на юге города. Эта небольшая компания специализировалась на производстве необычных батарей, которые находили применение в различных областях, от медицины (кардиостимуляторы) до военной промышленности (истребители). 8 Несмотря на то, что Battery Engineering не была заранее уведомлена о визите, она удовлетворила просьбу Asahi Kasei и изготовила партию из двухсот цилиндрических батарейных элементов на основе прототипа Йошино. К следующему году Asahi Kasei пришла к выводу, что преимущества сотрудничества перевешивают опасности конкуренции. Руководство Asahi Kasei встретилось с Sony, и две корпорации создали «совместную рабочую группу». 9

В 1991 году Sony представила свою 8-миллиметровую видеокамеру, первое электронное устройство, работающее от литиевой батареи, созданной на основе прототипа Йошино. Однако именно Китай произвел революцию в массовом производстве литиевых батарей, причем для их наиболее важного в настоящее время применения: электрификации мирового транспортного парка.

В 2024 году было продано более 17 миллионов электромобилей — почти каждый пятый автомобиль. 10 (Эта цифра включает 5,2 миллиона гибридов.) Это в 7 раз превышает продажи электромобилей в 2019 году и более чем в 130 раз — продажи в 2012 году. 11 Эта цифра демонстрирует «устойчивый» рост отрасли, который становится еще более замечательным, если учесть, что в целом продажи автомобилей сокращаются. 12 Подавляющее большинство этих покупок — 93 процента — приходится на три основных рынка электромобилей: Китай, Европейский Союз и США. 13 Среди них Китай явно лидирует. В 2024 году на долю этой страны приходилось почти 64 процента мировых продаж.

Рынок электромобилей Китая является прямым результатом промышленной политики, которая стимулировала массовое производство и потребление. Фундаментальные факторы рынка — спрос и предложение — были фактически результатом государственного планирования.

Стремительный рост сектора электромобилей в Китае имеет несколько источников. Одним из них было развитие массового производства велосипедов — сначала приводимых в движение силой человека, а затем батареями. После революции первый пятилетний план Коммунистической партии Китая (КПК) (1953–1957) включал амбициозные цели по производству велосипедов; напоминая сегодняшнюю гонку электромобилей, государственная политика обеспечивала производителям доступ к дефицитным ресурсам. 14 Через год после завершения этого плана страна производила миллион велосипедов в год. Сам председатель Мао владел велосипедом, произведенным национальным чемпионом Flying Pigeon. В начале 1960-х годов КПК создала комиссию для изучения велосипедов, работающих на свинцово-кислотных батареях. Первоначальные попытки закончились неудачей. Но спустя десятилетия переход на литиевую технологию привел к росту продаж электровелосипедов, которые в 2022 году превысили 50 миллионов штук и обеспечили поток доходов для компаний, которые позже расширили свою деятельность на производство электромобилей. 15

Еще одной причиной стал астрономический рост числа владельцев автомобилей в 1980-х годах, частично вызванный потребительским поведением элиты КПК. Когда в 1985 году расходы на автомобили достигли 3 миллиардов долларов, лидеры забеспокоились по поводу растущего торгового дефицита. Эта обеспокоенность привела к созданию совместных предприятий между китайскими (часто изначально государственными) и иностранными компаниями в качестве канала для передачи технологий («принудительной» или «справедливой», в зависимости от точки зрения). Эти партнерства сопровождались ограничениями на импорт и требованиями «Сделано в Китае», модель, которая впоследствии была воспроизведена во всей экономике страны. Эти меры в конечном итоге привели к созданию мощного китайского автомобильного сектора, который к концу 2024 года стал крупнейшим в мире экспортером автомобилей, обогнав Японию, Мексику, Германию и Южную Корею. 16

Следующим шагом стало устранение выбросов. К 2000-м годам безудержное загрязнение воздуха в китайских городах вызывало политические волнения. Лидеры КПК увидели решение в электрификации еще зарождающегося отечественного автомобилестроительного сектора. Помогло то, что электромобильность была относительно открытой экономической нишей, поскольку западные автомобильные компании твердо придерживались коалиции ископаемого капитала, цепляясь за выбрасывающие углерод автомобили и финансово способствуя отрицанию климатических изменений. Между тем в Китае государство уделяло приоритетное внимание развитию «передовых энергетических технологий» с 1986 года, когда группа китайских физиков с опытом работы в области прикладной науки выступила в поддержку этого подхода в совместном письме к председателю Дэн Сяопину — революционному лидеру, ставшему сторонником рыночных реформ. 17

В 2001 году электромобили впервые были явно включены в пятилетний план Китая, и это решение открыло шлюзы государственных кредитов и субсидий. 18 Государство также поощряло творческие эксперименты, такие как конкурс «Десять городов, десять тысяч автомобилей» 2009 года, в котором крупные города соревновались друг с другом в гонке по внедрению электромобилей. 19

Но успех также выявил уязвимые места. В вопросе поставок аккумуляторов — самых сложных и важных компонентов электромобилей — китайские производители электромобилей по-прежнему зависели от импорта из Японии, где аккумуляторные батареи производились на высококапиталоемких автоматизированных производственных линиях. Химик Ван Чуанфо увидел в этом разрыве возможность. В 1995 году он создал компанию BYD («Build Your Dreams») путем обратного инжиниринга японских аккумуляторов для мобильных телефонов и замены дорогой автоматизации более дешевой рабочей силой. 20 Еще в 2000 году 90 процентов литий-ионных батарей в мире производилось в Японии. 21 Сегодня BYD является одним из крупнейших в мире производителей как электромобилей, так и батарей для них. Шесть из десяти крупнейших производителей батарей по доле рынка имеют штаб-квартиры в Китае; на долю этой страны приходится 85 процентов мировых производственных мощностей по выпуску батарей. 22