Валентин Ершов, руководитель направления лаборатории материалов электрохимических накопителей Научного дивизиона «Росатома», рассказал о проблемах терминологии и развитии различных технологий аккумуляторного запасания.
Аккумуляторы или батареи: в чем разница?
«Если быть до конца честным, по аккумуляторам четкой устоявшейся терминологии нет. Определения нередко противоречат друг другу. Обычно под аккумулятором подразумевается единица батареи, которая может самостоятельно запасать энергию и выполнять какую-то функцию. Например, аккумулятор телефона. Батарея — обычно что-то более большое и громоздкое, у которого есть условные “электронные мозги”, которые могут им управлять», — объяснил Валентин.
«Электронные мозги», то есть микроэлектроника, позволяют батарее менять режимы работы запасающего устройства, превращая простой аккумулятор в более готовое устройство. Также батареей называют соединение из нескольких аккумуляторов. А вот батарейкой чаще называют одноразовый источник питания.
Почему эта сфера накопления энергии сегодня активно развивается?
«С одной стороны, нашей цивилизации требуется все больше и больше потреблять энергии. С другой стороны, требуется все больше ее запасать, потому что появляется больше потребителей энергии», — ответил эксперт.
Под потребителями энергии имеются в виду тысячи относительно небольших устройств, которыми наполнена наша жизнь, в их числе и оборудование небольших производств.
Значительный вклад, особенно в спрос на литий-ионные аккумуляторы, вносит и зеленая энергетика. Например, солнечные панели накапливают излишек днем, ветроэлектростанции — при подходящем ветре, атомные электростанции — ночью.
Меняются ли технологии аккумуляторов?
«Идет рост самих технологий. Тут один из моих любимых примеров — свинцовые аккумуляторы. Лежащие в их основе принципы, физико-химические процессы, которые были в начале XX века и сейчас, одни и те же. За счет улучшения технологий, производственных цепочек и процесс, мы получаем рост удельной емкости электроэнергии примерно в десять раз при одной и той же фундаментальной химии и физике», — объяснил Валентин Ершов.
По словам специалиста, то же самое происходит на наших глазах с привычными нам литий-ионными аккумуляторами, просто мы быстро привыкаем к изменениям. Распространено мнение, что мы приближаемся к пику их возможностей. Тем не менее, по-прежнему вносятся небольшие технологические изменения, которые дают небольшой прирост на различных стадиях изготовления, использования и утилизации — в результате, аккумуляторы дешевеют, наращивая показатели.
Литий-ионные аккумуляторы подойдут для всего?
Как считает Валентин, литий-ионные технологии — «не самое подходящее решение под запасание промышленных масштабов энергии:
«Литий-ион хорошо себя показывает на удельные характеристики, когда он ограничен жесткими параметрами, например, массой и объемом. Литий-ион «выстрелил», когда появилась потребность в персональной микроэлектронике. Но когда речь о степи или вечной мерзлоте, какая нам разница, будет там стоять шкаф шириной два метра или три метра? Поэтому свинцовые аккумуляторы по-прежнему занимают большую долю рынка, и их показатели сопоставимы с литий-ионными».
Как решить проблемы излишка энергии?
«На мой взгляд есть несколько хороших решений: организационных и научных. Организационное решение — ставить рядом с электростанциями крупных потребителей, металлургические и химические производства. Научное решение аккумуляторного запасания — проточные батареи и натриевые источники», — рассказал Валентин Ершов, который как раз занимается натриевыми аккумуляторами.
Представители разных дивизионов «Росатома» активно занимаются различными направлениями аккумуляторных технологий. Так в 2025 году в Калининградской области заработает гигафабрика по производству литий-ионных батарей, а на площадке автомобильного завода «Автотор» появится производство тяговых аккумуляторных батарей. Также на 2025 год запланирован старт серийного выпуска первого российского электромобиля «Атом», где будут использованы «свои» аккумуляторы.
Одновременно развиваются и технологии переработки аккумуляторов. В 2024 году ученые химико-технологического кластера научного дивизиона разработали технологию по извлечению карбоната лития, сульфата кобальта и никеля из отработанных литий-ионных аккумуляторов.
А что касается сена?
Вся энергия от Солнца, поэтому и заготовленное осенью сено — энергия для коров зимой, такой «своеобразный аккумулятор для живой сельскохозяйственной системы», как объяснил Валентин.
Смотрите целиком видео-интервью с Валентином Ершовым на сайте Naked Science.
Присоединяйтесь к команде научного блока "Росатома", актуальные вакансии – на карьерном портале.
Подписывайтесь на канал и следите за новостями российской науки!
