Советник генерального директора Кольского научного центра РАН – о перспективах производства активных катодных материалов для литий-ионных батарей

«Литий – это новая нефть». Такая метафора стала уже общим местом. Действительно, этот металл активно отбирает у углеводородов звание вещества, без которого немыслима современная энергетика. Литий-ионные аккумуляторы имеют большую емкость и очень долговечны. На них «бегают» электромобили, работают бытовая техника, медицинское оборудование и практически все окружающие человека гаджеты. До середины прошлого века в Советском Союзе литий добывали, но сейчас весь этот метал в стране – импортный. Госкорпорация «Росатом» планирует в 2025 году открыть в Калининградской области гигафабрику по производству литий-ионных аккумуляторов. Откуда же появится сырье для нее?

В апреле 2023 года директор департамента металлургии Минпромторга Владислав Васильев сообщал, что к 2030 году планируется полностью обеспечить российскую промышленность отечественным литием. Стратегия развития металлургической промышленности РФ до 2030 года предполагает, что потребности России в литии должны быть обеспечены за счет добычи на Колмозерском, Полмостундровском, Ковыктинском, Ярактинском и Завитинском месторождениях. Колмозерское и Полмостундровское месторождения литийсодержащего минерала сподумена расположены недалеко друг от друга – в Ловозерском районе Мурманской области.

19 июля в ходе рабочего визита в Мурманскую область первый вице-премьер России обсудил несколько важных вопросов с Андреем Чибисом. Как затем сообщил в своем телеграм-канале губернатор, Денис Мантуров поддержал идею производства активных катодных материалов для литий-ионных батарей на территории Мончегорска.

– С учетом того, что добыча лития будет производиться на территории Мурманской области, мы крайне заинтересованы в полном цикле, – подчеркнул Андрей Владимирович.

Насколько перспективно и возможно на Кольском Севере такое производство? Где оно может располагаться и есть ли сейчас в регионе необходимые инфраструктура и ресурсы? На эти вопросы ответил советник генерального директора Кольского научного центра, доктор технических наук Владимир Маслобоев.

Лицензию на освоение Колмозерского сподуменового месторождения получило ООО «Полярный литий»: совместное предприятие «Норникеля» и горнорудного дивизиона госкорпорации «Росатом». Лицензия действует с 21 февраля 2023 года по 20 февраля 2043 года. Это месторождение считается крупнейшим в России (оно содержит 18,9% отечественных запасов, 75 миллионов тонн руды!) и наиболее перспективным. Прогнозные ресурсы оксида лития по категории P1 составляют 152,6 тысячи тонн, пентоксида тантала – 1 215 тонн, пентоксида ниобия – 1 485 тонн.

– Проект разработки Колмозерского месторождения предполагает выпуск карбоната и гидроксида лития в объеме 45 тысяч тонн в год, – поясняет Владимир Алексеевич. – Выход на проектную мощность запланирован к 2030 году. Будет логично локализовать гидрометаллургическую переработку сподуменового концентрата Колмозерского месторождения в районе Мончегорска, используя в качестве вскрывающего реагента (после преципитации – перевода сподумена в кислоторастворимую форму нагреванием до 700-1000° С) серную кислоту Кольской ГМК по традиционной, но вполне экономически эффективной схеме.

Как отмечает ученый, по этому вопросу хотелось бы услышать позицию учредителей «Полярного лития». Без ее понимания сложно сделать сколько-либо достоверный прогноз.

– Лицензию на Полмостундровское сподуменовоеесторождение, действующую с 17 февраля 2023 года по 17 февраля 2043 года, получило ООО «Арктический литий», – продолжает Владимир Маслобоев. – На этом месторождении подтвержденный объем оксида лития составляет 350 тысяч тонн. Проект разработки месторождения предполагает строительство дробильно-сортировочного комплекса мощностью один миллион тонн руды в год и обогатительной фабрики по выпуску сподуменового концентрата с содержанием оксида лития 6%. Концентрат планируется поставлять в Тульскую область на ООО «Halmek Lithium» , входящее в ООО «ТД Халмек» и в Красноярский край на ПАО «ХМЗ» , которое входит в ООО «Катодные литиевые материалы»). Планируется, что объем выпуска переработанного концентрата составит около 18 тысяч тонн LCE (Lithium carbonate equivalent, эквивалент карбонат лития).

В «Halmek Lithium» выбрали запатентованный финской компанией «Metso Outotec» процесс содового выщелачивания для производства гидроксида лития аккумуляторного качества на новом заводе в особой экономической зоне «Узловая». «Metso Outotec» завершила проектирование установки, а также заключила контракт на поставку инжиниринга и необходимого оборудования для процесса получения гидроксида лития, основой которого станет автоклавная установка «Metso Outotec OKTOP®». В какой степени этот завод будет способен начать работать по заявленной схеме в условиях санкционных ограничений, остается загадкой.

Владимир Алексеевич подчеркивает, что в обоих случаях для реализации проектов требуются крупные инфраструктурные вложения в прокладку дорог и энергосетей практически в одну и ту же географическую точку Кольского полуострова. Напомнив о том, что и разработка месторождений, и производство лития пока – дело будущего, он предлагает задуматься о рисках.

– Литий-ионные аккумуляторы несовершенны. В первую очередь, при отрицательных температурах эксплуатации их заряд уменьшается в разы. Не исключено, что им на смену могут прийти менее дорогие (тем более что на «литиевой волне» цены на этот металл в прошлом году выросли более чем в пять раз) и более устойчивые к холоду натрий-ионные аккумуляторы. Препятствием для широкого внедрения безлитиевой технологии является меньшая, чем у литий-ионных аккумуляторов, емкость. Однако недавно ученые Сколтеха и МГУ разработали альтернативный материал: порошок фторидофосфата натрия-ванадия с особой кристаллической решёткой. Судя по опубликованным в журнале «Nature Communications» результатам испытаний , изготовленные из этого материала катоды обеспечивают рекордную на сегодня энергоемкость натрий-ионного аккумулятора.

Представляется целесообразным проведение под патронажем Правительства Мурманской области переговоров между руководством компаний «Полярный литий» и «Арктический литий» и их учредителями о кооперации двух проектов (Колмозерского и Полмостундровского), что позволило бы существенно сократить инфраструктурные капиталовложения и ускорить промышленное освоение месторождений. Согласитесь, 2030 год далеко, а производство литий-ионных аккумуляторов в Калининградской области без отечественного лития запустить нереально.