В рамках рубрики #НаучныйХимтех мы продолжаем рассказывать о передовых научных достижениях нашего университета.
«Гибридные анодные материалы на основе природных графитов для повышения эффективности накопления энергии в литий-ионных аккумуляторах» – так звучит название проекта, поддержанного Российским научным фондом в рамках мероприятия «Проведение инициативных исследований молодыми учеными». На эти исследования нашему университету был выделен грант в размере 3 млн рублей. В этом году исследования по гранту завершаются, и о том, чего удалось достичь в рамках этой работы, мы поговорили с руководителем проекта – Ильей Братковым.
Немного о Вас. Ваша ученая степень, должность и кафедра?
Меня зовут Братков Илья Викторович, ученая степень – кандидат технических наук, работаю на кафедре технологии керамики и электрохимических производств в должности старшего научного сотрудника.
Какое Ваше научное направление и почему именно оно Вас в свое время привлекло?
Моя область научных интересов – работа с природными графитами, способы их химической, механохимической, электрохимической активации с целью производства новых функциональных углеродных материалов.
Это направление привлекло меня тем, что углерод, в частности графит, можно назвать материалом XXI века, ведь современная наука и технология не могут обойтись без него. К тому же, мой научный руководитель – Татьяна Федоровна Юдина – занималась этим направлением, имела широкие научные связи в этой области и привлекла меня к данным исследованиям. И я продолжаю ее дело.
Какой был научный задел для получения гранта?
Довольно давно мной проводились работы по получению частиц графита квазисферической формы, была изготовлена уникальная лабораторная установка, позволяющая получать порошки сферического графита, которые сегодня применяются в качестве анодного материала литий-ионных аккумуляторов. Также была проведена аналитическая работа по поиску способов модификации графита с целью повышения эффективности его работы. Мы подготовили заявку, и РНФ поддержал нашу работу.
Что уже сделано в рамках реализации гранта?
К настоящему моменту уже отработаны лабораторные способы модификации сферического графита с помощью нанесения на его поверхность наночастиц оксидов переходных металлов, в частности, отработаны процессы с оксидом железа и оксидом олова. Получены опытные образцы, и сейчас проводится их испытание у партнеров.
Какую практическую значимость и применение имеют результаты работ, поддержанных грантом?
Стоит отметить высокую практическую значимость работ. Компания «Росатом», в частности их дочерняя компания ООО «Рэнера», объявили о создании и запуске нескольких гигафабрик по производству литий-ионных аккумуляторов. И им требуются новые материалы с повышенными характеристиками, в том числе с повышенной удельной емкостью. Сейчас мы сотрудничаем с несколькими производителями литий-ионных аккумуляторов, например, достаточно тесное сотрудничество идет с ПАО «Энергия». Они испытывают наши материалы и готовятся к внедрению наших анодных материалов на производстве.
С какой командой Вы работаете над реализацией гранта?
С реализацией гранта мне помогают студенты и магистранты нашей кафедры. У меня работают три человека, которые помогают получать и исследовать образцы.
В интервью Вы упомянули про уникальную лабораторную установку. Расскажите, пожалуйста, о ней поподробнее.
Да, специальная установка для получения порошков сферического графита разработана совместно с сотрудниками кафедры Технологических машин и оборудования. У них были наработки по механохимической активации различных веществ. Была изготовлена автоматизированная ударно-отражательная мельница, на которой мы изучаем различные процессы и режимы сфероидизации графитов, то есть можем изменять интенсивность ударного воздействия, его продолжительность. Также применено много методов с использованием оборудования Центра коллективного пользования ИГХТУ: электронная микроскопия, рентгено-фазовый анализ, ИК Фурье спектроскопия, измерения удельной поверхности и пористости.
Расскажите о Ваших коллегах из других университетов, с которыми Вы работаете над этой тематикой.
По этой тематике у нас заключено несколько договоров о сотрудничестве. С МГУ им. М. В. Ломоносова мы проводим исследования по получению анодных материалов из различных графитов. Также работаем совместно со Сколтех, они предоставляют свою исследовательскую базу для изучения микроструктуры порошков сферического графита и их электрохимических свойств, сейчас готовим совместную публикацию. Сотрудничаем с Центром компетенций НТИ при ИПХФ РАН «Технологии новых и мобильных источников энергии» в городе Черноголовке по исследованию электрохимических свойств анодных материалов и разработке кремний-углеродных анодов. Есть и несколько производственных партнеров, которые получают уже опытные партии анодных материалов в большом количестве на разработанном нами оборудовании, проводят опытно-промышленные испытания аккумуляторов с анодами из наших материалов. Т.е. достаточно широко сотрудничаем.
Какие Ваши научные планы после того, как закончится работа по этому гранту?
Научные планы – продвигать это направление. Необходимо разрабатывать эти материалы дальше, в частности – технологию нанесения углеродного покрытия на частицы сферического графита.
Работами заинтересовалась компания «Росатом». Нужно сделать сочетание модифицирующих покрытий, которые разработаны нашей командой, – модификацию оксидами переходных металлов с дополнительным нанесением углеродного слоя, чтобы получить материал с высокой удельной емкостью и эффективностью работы. Планируем заняться этим.
Магистрант 1 курса Игорь Савицкий – один из членов команды по реализации гранта – также поделился впечатлениями о научной работе в ИГХТУ:
Когда начал заниматься наукой…
На 3-м курсе нашей группе предложили несколько направлений. Илья Викторович, мой будущий научный руководитель, начал рассказывать про литий-ионные аккумуляторы и производство модифицированного сферического графита для повышения качества и срока службы аккумулятора. Мне захотелось заниматься наукой именно в этом направлении, потому что литий-ионные аккумуляторы востребованы в «зеленой энергетике», в электромобилях и в устройствах накопления и хранения электроэнергии. Потребность и интерес к ним постоянно растут каждый год, в связи с чем я посчитал это научное направление перспективным.
Какие результаты есть уже сегодня…
Если говорить о достижениях научной группы, в которой я работаю, то хочется отметить следующее. Рынок анодных материалов в нашей стране не развит. Мы занимаемся тем, что модифицируем поверхность сферического графита наночастицами переходных металлов для повышения его удельной емкости. Проведены исследования по модификации графита оксидами железа и олова. По полученным данным такой графит лишь немного уступает иностранным аналогам, что даёт нам возможность занять нишу по производству модифицированного сферического графита на рынке.
Если говорить конкретно о моих достижениях, то я выступал с докладами на научных конференциях различного уровня. На вузовской конференции два года подряд мой доклад высоко оценили и присуждали диплом II степени.
О работе в научной команде…
Мне нравится работать в моем научном коллективе, так как часто возникают новые вопросы и новые проблемы, не дающие заскучать, что делает весь научный процесс гораздо интереснее. Также на примере своего руководителя я могу увидеть, что значит быть настоящим учёным. Это создаёт для меня дополнительную мотивацию, чтобы продолжать делать общее дело и стремиться стать достойным участником научного сообщества.
Беседовала Е. Покровская, фото К. Гелязитдиновой
