Latvijas jaunuzņēmums izstrādā tehnoloģiju, kas varētu kļūt par nākotnes atslēgu – modernu akumulatoru 14
Olafs Zvejnieks, “Latvijas Avīze”, AS “Latvijas Mediji”
Latvijā radīts zinātņietilpīgs jaunuzņēmums nodarbojas ar tādas tehnoloģijas radīšanu, kas varētu kļūt par vienu no atslēgām nākotnes elektriskajām iekārtām.
Cilvēces iespējas atteikties no fosilo resursu – naftas, gāzes, ogļu un citu – izmantošanas galvenokārt saistītas ar visaptverošu rūpniecības, transporta un sadzīves elektrifikāciju, protams, pieņemot, ka šo elektrību saražo dabai draudzīgos un ilgtspējīgos veidos – ar vēja, saules, upju, okeānu, vulkānu u.c. palīdzību. Taču pašas elektrifikācijas panākumi ir ne tik daudz atkarīgi no cilvēces spējas saražot šo elektrību, jo to mēs, visticamāk, spēsim, cik no spējas radīt tehnoloģijas, kā šo elektrību izmantot tad, kad mums tā vajadzīga, nevis tad, kad to piedāvā daba, proti, tās uzglabāšanas iespējām.
Elektrības uzglabāšanas iespēju palielināšanas virzienā šobrīd ir divi perspektīvākie attīstības vektori – akumulatoru kapacitātes krasa palielināšana un ūdeņraža tehnoloģijas, proti, viss, kas saistīts ar ūdeņraža ražošanu, uzglabāšanu un izmantošanu. Vienā no šiem virzieniem, tajā, kas saistīts ar akumulatoru kapacitātes palielināšanu, darbojas Latvijas zinātņietilpīgais jaunuzņēmums “Adianano”.
Ko darīt ar nanoslāni?
“Adianano” radies 2019. gadā, kad bijušais Rietumu bankas starptautiskās kreditēšanas darbinieks un neliela Itālijas delikatešu importa biznesa īpašnieks Toms Slapjums kādā no “Komercializācijas reaktora” rīkotajām zinātnieku un uzņēmēju “skatēm” “Ignition Event” satika divus Novosibirskas zinātniekus – Anatoliju Saprikinu un Viktoru Makotčenko. Viņu rīcībā bija izgudrojums, Toma rīcībā – enerģija un iedvesma, kā to pārvērst komerciālā produktā. “Sākotnēji pat nebija runas par šī izgudrojuma izmantošanu akumulatoros vai citiem konkrētiem pielietojuma veidiem. Jāatzīst, ka zinātniekiem, kas kaut ko izgudrojuši, reti kad ir skaidrs, kā tieši šo izgudrojumu pielietot uzņēmējdarbībā un sadzīvē.
Tas ir uzņēmēju uzdevums – izdomāt, ko ar to visu darīt,” stāsta Toms. “Izgudrojuma būtība – labākas kvalitātes, nekā līdz šim bijis iespējams, silīcija nanoslāņa (t.i., viena atoma biezumā) uzklāšana uz citiem materiāliem un augstas kvalitātes grafēna (oglekļa viena atoma biezuma slānis, kas sakārtots noteiktā sešstūra kristāliskajā režģī – šim materiālam prognozē milzu iespējas, pateicoties tā stiprībai, elektrības un siltuma vadītspējai un citām īpašībām. – Aut. piez.) iegūšana.
Sāku meklēt, kur to izmantot. Sākotnējie meklējumi bija saistīti ar izgudrojuma izmantošanu plastmasu ražošanā – par to teorētiska interese varētu būt auto industrijai, jo ļautu palielināt automašīnu buferu stiprību, tas varētu interesēt arī militāro industriju. Tomēr gala rezultātā plastmasu ražotājus tas neieinteresēja, jo pastāv arī citi paņēmieni, kā panākt līdzīgu rezultātu, bet militārajā virzienā nevēlējāmies doties paši. Sākām domāt tālāk, un te palīdzēja jaunuzņēmumu akcelerācijas programma Nīderlandē, kurā piedalījos.
Tajā uzzināju, ka silīcija pārklājumiem ir liels potenciāls litija–jonu bateriju un akumulatoru kapacitātes paaugstināšanā. Tā sākās kontaktu meklēšana ar bateriju un akumulatoru ražotājiem un sarunas, kuru laikā ieguvām apstiprinājumu, ka silīcija nanopārklājumi ir viens no perspektīvajiem virzieniem akumulatoru kapacitātes palielināšanai – tie ļauj padarīt akumulatorus ietilpīgākus, nepadarot tos lielākus un smagākus.”
T. Slapjums skaidro, ka katra baterija sastāv no diviem elektrodiem – negatīvi lādētā katoda un pozitīvi lādētā anoda – un atdalītāja to starpā. Šobrīd visizplatītākajās litija–jonu baterijās par anodu izmanto grafītu, un šī tehnoloģija nav mainījusies jau vairāk nekā 30 gadus. Šobrīd šī tehnoloģija enerģijas ietilpības ziņā ir sasniegusi savu iespēju griestus. Viens no risinājumiem akumulatoru kapacitātes palielināšanai ir silīcija pievienošana, pati par sevi tā nav īpaši jauna ideja. Problēma šīs idejas plašā izmantošanā slēpjas tajā faktā, ka akumulatoru uzlādes un izlādes procesos elektrodu materiāls izplešas un saraujas un sākas ķīmiskie procesi, kas liek silīcija atomiem savelties tādās kā pikās, un tas rada akumulatoru darbības stabilitātes problēmas.
Šī iemesla dēļ pagaidām silīciju akumulatoros izmanto nedaudz – kā 5–7% lielu piedevu grafītam. “Adianano” ideja ir aizstāt grafītu akumulatora anodā ar grafēnu, kas pārklāts ar silīcija nanoslāni, – šāda materiāla teorētiskā kapacitāte ir divpadsmit reizes lielāka nekā grafīta anodam.
“Apvienojot abus procesus – grafēna ražošanu un silīcija nanoslāņa uzklāšanu –, esam radījuši tehnoloģisko procesu, kas ļauj ļoti precīzi dozēt silīcija daudzumu elektrodā un panākt ļoti viendabīgu silīcija pārklājumu grafēnam ar vienāda izmēra daļiņām,” skaidro Toms Slapjums. Tā kā pārklājuma tehnoloģijā tiek izmantoti mikroviļņi, tad ar zināmu ironiju viņš stāsta, ka pirmie eksperimenti grafēna pārklāšanā ar silīcija nanoslāni notikuši ar sadzīves mikroviļņu krāsns palīdzību, taču šobrīd uzņēmuma rīcībā ir moderns reaktors.
Lai nodemonstrētu jaunās tehnoloģijas iespējas, uzņēmums izgatavojis vairākus nelielus akumulatorus, kādus izmanto viedpulksteņos, un devies tos demonstrēt Vācijas akumulatoru ražotājiem. Demonstrācija guvusi atsaucību, un sācies darbs ar četriem potenciālajiem klientiem pie tehnoloģiskā procesa izveides industriālā mēroga katra klienta specifiskajām vajadzībām.
Šobrīd – Polijā
Vētrainais pērnais gads ieviesis uzņēmuma darbībā dažādas izmaiņas. Abi tehnoloģijas radītāji no Novosibirskas vecuma un materiāla praktiskās ražošanas aspektu izpētes dēļ, kurā viņu klātbūtne vairs nav nepieciešama, ir atgriezušies dzimtenē. T. Slapjums apgalvo, ka nekādas būtiskas izmaiņas uzņēmuma darbībā tas neradīs – radītās tehnoloģijas intelektuālā īpašuma tiesības piederot “Adianano” un līdzšinējās sadarbības laikā tās ir pilnībā izprastas. Viņš saka, ka pašreizējā lietišķo pētījumu fāzē abu izgudrotāju klātbūtne uzņēmumā vairs nesot kritiski svarīga.
Otra un būtiskāka izmaiņa notika 2022. gada vasarā – “Adianano” piesaistīja pusmiljonu eiro t.s. sēklas investīciju – 250 tūkstošus eiro no Polijas riska kapitāla fonda “GT Technologies” un 250 tūkstošus eiro no Latvijas “Commercialization Reactor Seed Fund”, kā arī nelielu investīciju no “EIT Raw Materials”. Šīs investīcijas ļāva paplašināt jaunuzņēmuma zinātnisko komandu, izveidot uzņēmuma laboratoriju, sākt ražot pirmos industriālos prototipus un veikt patenta reģistrācijas pieteikumu, lai varētu sākt savu produktu pārdošanu. “Mūsu pašreizējā ar silikona nanoslāni pārklātā grafēna ražošanas kapacitāte ir 100 kg mēnesī. Ar to nepietiek rūpnieciskai ražošanai, tikai testa partiju izgatavošanai.
Tādēļ viens no mūsu mērķiem ir līdz 2024. gada otrajam ceturksnim piecas līdz desmit reizes palielināt ražošanas jaudu – līdz vienai tonnai materiāla mēnesī, šis projekts tiek saskaņots ar potenciālajiem klientiem, kā arī radīt elektrisko automobiļu akumulatoru prototipu, kurā tiek izmantots “Adianano” materiāls. Vēl viens mērķis – pabeigt desmit dažādu šī materiāla partiju, kurās atšķiras pievienotā silīcija daudzums, īpašību izpēti.
To veic Vācijas institūts “Fraunhofer” – viens no Eiropas vadošajiem lietišķo pētījumu institūtiem. Šo pētījumu mērķis ir pārbaudīt dažādo jaunradītā materiāla partiju uzvedību akumulatora pilnas dzīves ciklā – 600–700 uzlādes un izlādes ciklos, jo paša uzņēmuma laboratorija neļauj šādus pētījumus veikt. Visbeidzot, šogad plānots iegūt arī minētās tehnoloģijas patentu,” stāsta T. Slapjums.
Viens no sēklas investoru – Polijas “GT Technologies” fonda – nosacījumiem ir bijusi uzņēmuma laboratorijas un ražotnes pārvietošana investora tuvumā. Rezultātā šobrīd “Adianano” mīt vienā no Varšavas priekšpilsētām, kur atrodas tehnoloģiskais parks. T. Slapjums atzīst, ka uzņēmuma nākotnes mājvietu lielā mērā noteiks nākamā raunda investors, jo prasība pārcelt uzņēmumu pie investora sāniem esot tipiska. Viņš pats dotu priekšroku turpināt darbību Polijā, jo tur jau izveidota uzņēmuma darbības bāze.
“Adianano” nākotni T. Slapjums vismaz šobrīd saskata materiālu ražošanā, no kuriem varētu tikt izgatavoti akumulatoru anodi, un klientu bāzes nostabilizēšanā, jo tieši materiāla ražošana esot uzņēmuma kompetence. Viņš neizslēdz tehnoloģijas pārdošanu tālākā nākotnē, taču uzskata, ka, pirms sākt domāt par pārdošanu tirgum, jāpierāda, ka “Adianano” tehnoloģija ir viegli mērogojama rūpniecības vajadzībām, un tas prasīšot vēl vairākus gadus.
PĀRKĀPUMA BŪTĪBA
Sēkla
• 2019. gadā “Komercializācijas reaktora” pasākumā Toms Slapjums satiek divus Krievijas zinātniekus, kuru rīcībā ir tehnoloģija precīzāka un viendabīgāka silīcija nanoslāņa pārklājuma radīšanai citiem materiāliem. Sākas meklējumi, kur un kā šo tehnoloģiju pielietot ražošanā, dibināti pirmie kontakti ar akumulatoru un bateriju ražotājiem.
Dīgsts
• 2022. gadā uzņēmums piesaista pusmiljonu eiro sēklas investīciju un pārceļas uz Poliju. Tiek radīta laboratorija un pirmās ražošanas iekārtas. Izgatavoti materiālu paraugi akumulatoru anodiem, kurus testē Vācijas institūts “Fraunhofer”.
Augļi
• Tiek gaidīti “Fraunhofer” testu rezultāti, notiek sarunas ar potenciālajiem klientiem par ražošanas jaudu paplašināšanu. 2023. gadā uzņēmums plāno iegūt arī radītās tehnoloģijas patentu.
