В России разрабатывают новые твердотельные аккумуляторы для Арктики
Ученые Кольского научного центра РАН разрабатывают новые материалы и прототипы источников тока, способных работать в суровых условиях Крайнего Севера. Для полного цикла разработок им нужен перчаточный бокс.
Дмитрий ПавловАвтор Hi-Tech Mail
Ученые Кольского научного центра РАН работают над созданием новых источников тока — от синтеза материалов до сборки опытных образцов батарей. Исследование направлено на разработку энергетических устройств, способных стабильно функционировать в сложных климатических условиях, характерных для Крайнего Севера. Следующим этапом станет создание полноценных прототипов и передача технологии промышленным предприятиям.
От порошка к батарее
Работы ведутся на базе институтов центра, где исследователи уже много лет создают новые материалы для электрохимических источников энергии. Сейчас задача состоит в том, чтобы не только получить перспективные соединения, но и доказать их работоспособность в реальных устройствах. После лабораторных испытаний планируется изготовление прототипов и оценка их эффективности.
После синтеза электродного порошка начинается ручная сборки элементов. Лаборатория снабжена вакуумным миксером, который готовит электродную пасту. Она раскатывается на специальных валках и подается под пресс, откуда выходят готовые круглые ячейки coin-cell (дословно «клетки-монетки»). Выглядят они как обычные батарейки, но внутри — особые материалы. Собирать «монетки» нужно в герметичном боксе с атмосферой инертного газа. В противном случае органический электролит деградирует от кислорода и влаги.
Пока на Кольском полуострове нет перчаточного бокса с необходимыми параметрами, кольские ученые вынуждены сотрудничать с коллегами из Дальневосточного федерального университета и Сахалинского государственного университета, где необходимое оборудование есть. Синтезированный материал и нужные детали они везут на Дальний Восток, собирают там ячейки и возвращают их через всю страну для тестирования. Первоочередная задача ученых — приобретение сборочного бокса, они надеются решить ее в 2026 году.
Современное тестовое оборудование включает потенциостаты-гальваностаты для циклирования и импеданс-анализаторы, демонстрирующие, как ведет себя батарея в циклах набора и отдачи заряда. В конце 2025 года Института проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН получил высокотемпературную печь, которая работает в вакууме и в атмосфере инертных газов при температурах до 1700 °C.
Такие разработки особенно востребованы для энергетики северных территорий. В условиях низких температур традиционные аккумуляторы быстрее теряют емкость, поэтому требуются специальные химические составы и конструктивные решения. Исследования в области надежного электроснабжения для Арктики входят в ключевые направления работы научных подразделений Кольского центра.
Для промышленности и автономной энергетики
Конечной целью проекта является передача готовых технологий промышленности. Новые источники тока могут применяться в автономных энергетических системах, геологоразведке, транспортной технике и оборудовании для удаленных автономных и полуавтономных объектов (метеостанции, контрольная аппаратура на трубопроводах, ретрансляторы и т.д.). Разработка прототипов должна подтвердить жизнеспособность подхода и ускорить внедрение в производство.
Над электродными материалами работает целая группа из разных институтов, объединенных проектом «Центр рационального использования редкометалльного сырья». Координатором выступил Институт физической химии и электрохимии имени Фрумкина РАН, а партнерами — Институт общей и неорганической химии имени Курнакова РАН и Кольский научный центр РАН.
Мы занимаемся синтезом материалов для литий-ионных, натрий-ионных и перспективных цинк-ионных аккумуляторов. Один из самых перспективных типов материалов — NMC (никель-марганец-кобальт). Меняя содержание металлов, мы управляем свойствами аккумулятора, делая его более емким, долговечным или безопасным.Вадим ЕфремовЗаместитель директора Института проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН по научной работе, к. т. н.
Недавно мы рассказывали и о разработках твердотельных аккумуляторов, проводимых сахалинскими учеными.
Технологиироссийские ученыеАккумуляторПоделиться
