От порошка до батарейки: в Кольском научном центре РАН создают прототипы новых источников тока
Заместитель генерального директора КНЦ РАН по научной работе, директор Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья, академик РАН Иван Тананаев поясняет: для Научного центра мирового уровня КНЦ РАН выполняет несколько задач. Одна из них – создание новых материалов для источников тока. Этим в Институте химии занимаются уже многие годы. Ранее основными результатами работы становились соли или комплексные соединения, обладающие проводящими свойствами. Эти материалы патентовали, публиковали в журналах, характеризовали с точки зрения электрохимических свойств, но основным продуктом оставалось лишь вещество – «внутреннее содержание» батарейки.
– Например, в прошлом году группа Галины Борисовны Куншиной получила очень интересные керамические материалы, но это все еще было вещество, порошок, – говорит Иван Гундарович. – Кто-то должен превратить эти порошки в конкретную батарейку, которую можно купить в магазине и использовать в клавиатуре, фонарике, другом устройстве. Раньше мы видели только порошок. Нас интересовали цифры, методы, алгоритмы, а конечный результат появлялся «где-то там». А теперь нам сказали: «Публикации – это хорошо, но от вас требуется другое. Давайте продукт». Это требование подкреплено серьезным финансированием и означает необходимость превратить бумажную публикацию в осязаемую вещь. Однако Кольский научный центр всегда славился тем, что был «на земле» – превращал научные работы в конкретный результат. Центр создан в регионе с огромными природными богатствами именно для того, чтобы эти минералы превращались в реальную продукцию.
Теперь мы сами превращаем синтезированные материалы в батарейки, которые можно установить в устройство и использовать по назначению.
Он признается: новый подход вызывает определенное волнение. Легче описать характеристики порошка в таблице, чем собрать из него устройство, которое можно использовать.
Заместитель директора Института проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН по научной работе Вадим Ефремов показывает оборудование в лаборатории: миксер, пресс, высокотемпературную печь, стенд с подключенными к потенциостатам-гальваностатам на первый взгляд совершенно обычными батарейками. Именно здесь результаты лабораторных исследований превращаются в готовые элементы питания.
– Над электродными материалами работает целая группа из разных институтов. Я координирую работу, в коллективе занято много людей: заместитель директора Института химии по научно-инновационной деятельности Роман Корнейков, ведущий инженер Светлана Аксенова, аппаратчик Оксана Кравченко, Сергей Долматов, молодые специалисты Роман Титов и Максим Окунев, инженер Игорь Хренков.
Группа занимается синтезом материалов для литий-ионных, натрий-ионных и перспективных цинк-ионных аккумуляторов.
Один из самых распространенных типов материалов – NMC (никель-марганец-кобальт). Меняя содержание металлов, исследователи управляют свойствами аккумулятора: делают его более емким, долговечным или безопасным.
– Комбинируя составы, мы получаем материалы с большей емкостью, продолжительностью жизни, либо с повышенной токоотдачей, – объясня...