У компании Sila Nanotechnologies есть все атрибуты типичного стартапа Кремниевой долины: просторные рабочие помещения, переговорные, названные в честь различных игр от Atari, полезные закуски на кухне. В кабинете руководителя всем заправляют две собаки португальской водяной породы, Онгстрём и Люмен.
Войдя через главный вход, не получится увидеть ни серверных шкафов, ни уголка для настольного футбола. Вместо них взору предстает стерильная производственная лаборатория и ее сотрудники в белых халатах. Газовые трубы идут к двулитровым термокамерам, которые подключены к компьютерам и контрольно-измерительным приборам. Рабочие устанавливают большой цилиндр непонятного назначения.
Все это для того, чтобы довести до ума, а потом вывести на рынок специальный черный порошок, стеклянную банку с которым показывает Джин Бердичевски, 34-летний основатель и генеральный директор Sila. Что же это за порошок? Формула держится в секрете, хотя известно, что там есть кремний и если реактив окажется эффективным, то энергоемкость литий-ионных аккумуляторов можно будет увеличить на 40%.
Бердичевски не без гордости заявляет: «То, что мы хотим сделать для аккумуляторных технологий, можно сравнить с революцией, которую в 1990-х компания Intel совершила в полупроводниковой и компьютерной индустрии».
Рынок на $125 млрд
Словам главы предприятия охотно верят. Компании удалось привлечь более чем $100 млн от таких известных инвестиционных фондов как Samsung Ventures, Bessemer Venture Partners, In-Q-Tel и других. С фирмой Amperex Technology из Гонконга стартап заключил партнерское соглашение и уже с 2019 года будет поставлять новый компонент для использования в мобильных телефонах и носимой электронике вроде умных часов. Вполне вероятно, через несколько лет продукция Sila также будет применяться для производства аккумуляторов в автомобилях BMW.
На кону стоит очень многое. Благодаря новым аккумуляторам, которые смогут уместить больше энергии в ограниченном пространстве, на электромобилях можно будет дальше ездить без подзарядки, а владельцы телефонов могут не заботиться о постоянных поисках розетки. По прогнозам фирмы IDTechEx, занимающейся исследованиями рынка новейших технологий, в течение ближайших десяти лет рынок одних только автомобильных аккумуляторов будет оцениваться в $125 млрд ежегодно.
Конкурентов у Sila хоть отбавляй. Можно насчитать не меньше десятка компаний, проектирующих аккумуляторы с нуля или же заново разрабатывающих лишь отдельные компоненты. В основном это молодые стартапы, но разработки ведут и такие гиганты, как Toyota и производитель пылесосов Dyson. Вполне возможно, что в борьбе аккумуляторов верх одержат твердотельные батареи и вытеснят типичные на данный момент элементы питания с жидким электролитом. Однако будет это еще нескоро.
В Sila, в свою очередь, намеревается лишь переработать существующие литий-ионные батареи. Черным порошком в аккумуляторах будут заменять графит (материал электрода — Forbes), — в остальном технология останется прежней. Сэм Джефф, управляющий директор консалтингового агентства Cairn Energy Research Advisors, специализирующегося в области аккумуляторных технологий, полагает: «Sila идет впереди конкурентов только из-за того, что производит отдельный компонент, а не готовое решение».
В литий-ионных батареях используется анод из графита, добываемой или синтезируемой разновидности углерода. Когда батарея разряжается, ионы лития двигаются от анода к катоду, за счет чего для работы телефона или мотора высвобождается необходимая энергия. Когда батарея заряжается, то ионы проделывают обратный путь.
Порошковый компонент от Sila намного эффективнее графита, потому что кремний удерживает значительно больше ионов лития. Помимо этого, кремний дешевле. Но не обошлось без своих нюансов: когда кремний вбирает ионы, он увеличивается в размерах вчетверо. Подобное изменение объема резко сокращает срок службы аккумулятора.
Чтобы избежать этого, инженеры Sila создали особую микроскопическую клетку из нанокомпозитного материала на кремниевой основе. Такая структура удерживает кремний в определенных размерах и не позволяет материалу слишком сильно расширяться или сокращаться. Это позволяет ионам лития выходить из анода и возвращаться обратно, не разрушая тело аккумулятора.
Российский след
Бердичевски родился в семье электроинженеров, занявшихся впоследствии информатикой. В 2001 году он поступил в Стэнфордский университет по специальности механика-инженера. Глава компании объясняет: «И отец, и мать хотели, чтобы я тоже связал свою карьеру информатикой, — именно поэтому заниматься ею я не стал».
В Стэнфорде будущий бизнесмен познакомился c Эриком Хантсоо, который теперь занимает должность вице-президента по эксплуатации оборудования Sila, и вместе они построили двухместный автомобиль на солнечной батарее, который в ходе 10-дневных состязаний проехал от Чикаго до Лос-Анджелеса. Если бы не особый аккумулятор, разработанный и собранный Бердичевски, путь оказался бы гораздо более долгим. В 2004 году он ушел из Стэнфорда, не доучившись, и стал седьмым сотрудником Tesla.
Во время тестирования ряда литий-ионных батарей для модели Tesla Roadster Бердичевски заметил, что рост производительности аккумуляторов замедляется. Данной сфере бизнеса давно был нужен какой-то прорыв.
Бердичевски вернулся в Стэнфорд, стал изучать материаловедение и в 2010 году получил степень инженера-магистра. Позднее, будучи предпринимателем-резидентом при инвестиционном фонде Sutter Hill Ventures, он начал задумываться о том, как лучше сделать не батарею, а компанию по их производству. Разумным решением тогда казался выпуск одного компонента вместо целого устройства.
При поддержке инвесторов Бердичевски исследовал многие технологии, но по-настоящему его заинтересовала идея Глеба Юшина, российского эмигранта, руководившего лабораторией по наноисследованиям в Технологическом университете Джорджии. Совместно с Алексом Джейкобсом они основали в Атланте компанию Sila Nanotechnologies под эгидой университета. На протяжении следующих нескольких лет они разрабатывали и испытывали различные формулы анодов, перебрав в конечном итоге около 30 000 комбинаций различных параметров, таких как температура и напряжение. В 2014 году предприятие переехало в калифорнийский город Аламеда.
Теперь Sila перешла к стадии производства: она строит несколько реакторов для новой линейки продуктов, которая по задумке компании обеспечит электродами батареи с суммарной емкостью 6 млн ампер-часов. В натуральном выражении этого достаточно для выпуска 2,3 млн телефонных аккумуляторов. Если производитель реактива выполнит обещание и эффективность действительно повысится на 40%, то батареи, сейчас вмещающие 10 ватт-часов, смогут запасать 14. Но Бердичевски признает: «Что касается проектирования и выпуска конечной продукции, необходимо еще провести огромную работу».
В ближайшей перспективе аккумуляторы будут производиться для носимой электроники и телефонов. Однако в Sila твердо намерены применить полученный опыт и доходы для того, чтобы попасть на столь желанный рынок аккумуляторов для автомобилей. Генеральный директор отмечает: «Мы производим компонент, а не готовое решение, поэтому нам не придется строить колоссальных размеров фабрику за миллиард долларов. Тем не менее, мы готовы работать с теми, кому нужны большие объемы».
Перевод Антона Бундина