Премию «Вызов» в номинации «Прорыв» в 2024 году за материалы для аккумуляторов получили завкафедрой электрохимии химического факультета МГУ им. Ломоносова, профессор Сколковского института науки и технологий (Сколтех) Евгений Антипов и его коллега, заслуженный профессор Сколтеха Артем Абакумов. Мы попросили Евгения Антипова рассказать об этих разработках.
От граммов к тоннам
— Вас наградили за создание фундаментальных и практических основ разработки и производства электродных материалов для металлионных аккумуляторов нового поколения. Что это за основы и почему это прорыв?
— Мы с коллегами разработали технологию и сделали опытное производство слоистых оксидов LiNMC (литий, никель, марганец, кобальт) — катодных материалов для литийионных аккумуляторов. Прошли путь от лабораторных установок на граммы до реакторов производительностью 5–10 т в год. Этого, конечно, очень мало: хватит всего примерно на 50 Tesla. В нынешнем году планируем выйти на 20 т. Следующая цель — 100 т в год. На 1 МВт·ч для аккумуляторов требуется порядка 1,5–1,7 т катодного материала.
Параллельно мы, ученые, студенты и аспиранты МГУ и Сколтеха, работаем над принципиально новыми материалами.
— Литиевыми? Натриевыми?
— Теми и другими. Натриевые аккумуляторы уже производят в Китае в промышленных масштабах. Их энергоемкость пока меньше, чем у литиевых, но и разработки на начальном этапе. Уверен, через пять лет в мире мы увидим производства натриевых аккумуляторов на сотни гигаватт-часов, а возможно, и больше. Выпуск литиевых аккумуляторов, по прогнозам, с 2030 года будет 2–8 ТВт·ч в год.
— В чем особенности вашего литиевого катодного материала? В интернет-публикациях говорится, что это сферические кристаллы. О чем речь?
— Мало получить материал с заданными электрохимическими свойствами, надо получить его в форме, удобной для использования. В нашем случае материал должен обеспечивать наибольшую плотность энергии не только на единицу массы, но и на единицу объема. Для этого нужна максимальная насыпная плотность. Ее дают микросферы, агломерированные из наночастиц. Оптимально би- или тримодальное распределение, когда меньшие микросферы заполняют пустоты между большими. Микросферы одного размера заполняют объем на 74 %, трех — почти на 100 %.
Полный материал читайте в «Стране Росатом». https://clck.ru/3LWbeq