Выберите свой район: Новосибирск
Баган
Барабинск
Бердск
Болотное
Венгерово
Довольное
Здвинск
Искитим
Карасук
Черепаново
Каргат
Колывань
Кольцово
Коченево
Кочки
Краснозерское
Куйбышев
Купино
Кыштовка
Маслянино
Мошково
Новосибирск
Убинское
Обь
Ордынское
Северное
Сузун
Татарск
Тогучин
Усть-Тарка
Чаны
Чистоозерное
Чулым

Маленькая литиевая революция

2012-01-26
Павел Красин
Маленькая  литиевая революция
Материалы из наночастиц для литий-ионных аккумуляторов будут изготавливать в Новосибирске. Средства массовой информации, и наша газета в том числе, неоднократно писали о том, что в Новосибирске заработал самый крупный в мире завод по сборке литий-ионных аккумуляторов (ЛИА) для электротранспорта «Лиотех». Но вот о том, в чем преимущество этих аккумуляторов и какой вклад в развитие новых технологий внесли ученые новосибирского Академгородка, известно немногим…

История одной технологии
Перед тем как рассказывать о преимуществах новых технологий, стоит сказать несколько слов о том, как вообще работает аккумулятор. Любой аккумулятор вырабатывает электрическую энергию из химической реакции, которая в нем происходит с участием электродов. От того, какие используются электродные материалы, зависит напряжение и емкость аккумуляторов, а значит, их энергия и мощность, насколько долго они будут работать и другие показатели. До последнего времени вершиной эволюции ЛИА были аккумуляторы на основе кобальтата лития.

Литий — элемент с наилучшим соотношением массы и удельной энергии. Соответственно, на его базе можно создавать самые легкие и эффективные аккумуляторы. Первые научные публикации о том, что кобальтат лития можно использовать в перезаряжаемых аккумуляторах, появились в середине 1980-х годов. С 1991 года такие аккумуляторы стали выпускаться в промышленности и сразу же доказали свое преимущество перед другими источниками питания. Новые аккумуляторы имели высокое напряжение и большую разрядную емкость, могли работать при температуре от минус 40 до плюс 55 градусов по Цельсию, разряжаться и заряжаться несколько сотен раз. Впрочем, недостатков у них тоже хватало.

Для больших не подходит
Катодный материал на основе кобальтата лития стоит достаточно дорого и имеет два очень неприятных свойства: токсичность и взрывоопасность. Его нельзя заряжать выше 4,2 вольта — в противном случае внутри аккумулятора начинает выделяться кислород, что может приводить к возгоранию и взрыву. Стало ясно, что такие аккумуляторы не подходят для того, чтобы использовать их в экологически чистом электротранспорте, где на первое место выступают цена и безопасность. Мировое научное сообщество озадачилось поисками материалов, которые могли бы заменить кобальтат лития.

Путем многолетних исследований ученым удалось найти подходящий для этих целей материал. Им оказался железофосфат лития. Железо — самый распространенный в мире химический элемент, соответственно аккумуляторы с железофосфатом лития будут недорогими. Однако этот материал оказался плохим проводником тока. Чтобы решить эту проблему, его частицы размельчают до наноуровня и покрывают высокопроводящим углеродным покрытием. Решением этой проблемы заинтересовались и сотрудники Института химии твердого тела и механохимии (ИХТТМ) СО РАН.

Размалываем до наносостояния
Для получения наноматериалов используют специальные энергонапряженные мельницы, разработкой и производством которых занимаются в ИХТТМ. Как рассказывает старший научный сотрудник ИХТТМ СО РАН Нина Косова, они значительно отличаются от обычных шаровых мельниц, которые применяются для размельчения материалов до микронных размеров:

— Если в обычной шаровой мельнице материал подвергается только одному механическому воздействию — удару шаров, то в наших мельницах осуществляется одновременное воздействие удара и сдвига. Результатом является получение материалов в наноразмерном состоянии. Поскольку барабаны вращаются как вокруг собственной оси, так и вокруг общей для всех, — как планеты Солнечной системы, — такие мельницы назвали планетарными. Замечу, что процесс измельчения в них занимает всего несколько минут, а в шаровых — десятки часов.

Сибирский след
Нанотехнологии сейчас являются, пожалуй, наиболее приоритетным направлением российской науки. Перспективы этого направления сибирские ученые увидели еще в конце 1990-х — собственно, благодаря разработкам, которые начались в те годы.

— В 1998 году я впервые рассказала на международной конференции, что мы синтезируем наноразмерные катодные материалы твердофазным способом с применением механической активации, — утверждает Нина Косова. — Это было по тем временам необычным — все синтезировали только материалы микронных размеров. Считалось, что если работать с наночастицами, будут нежелательные побочные эффекты, но это оказалось не совсем так. В настоящее время большинство исследований в области ЛИА ученые посвящают наноматериалам. Но мы были среди пионеров.

Впрочем, наша страна еще может стать лидером в производстве литий-ионных аккумуляторов, для этого у нас есть все предпосылки.

— Сейчас активно развивается проект Роснано, связанный с производством железофосфата лития по нашей технологии, — рассказывает Нина Косова. — В нем участвует «Новосибирский завод химконцентратов» (НЗХК), ОАО «ТВЭЛ» и наш институт. Я научный руководитель этого проекта. Наша цель — создать новую, первую в России, технологию получения материала для ЛИА, чтобы аккумуляторный завод «Лиотех» в будущем работал только на российских материалах. За рубежом аналогичные производства заработали в 2010 году. Поэтому у России есть все шансы влиться в мировой процесс производства новых источников питания.

ФАКТ
Аккумуляторы с железофосфатом лития будут использоваться в экологически чистом городском транспорте.

Вам было интересно?
Подпишитесь на наш канал в Яндекс. Дзен. Все самые интересные новости отобраны там.
Подписаться на Яндекс.Дзен
Похожие новости
Резонанс
Новости
Проект Большая Перемена
14.04.2021 Детифото
У семьи из рабочего поселка Линево Искитимского района необычное увлечение: мама с сыном создают макеты домов, маяков, паровозов и самолетов.
Проспект Дзержинского у большинства жителей Новосибирска ассоциируется с авиапромом: это улица, над которой грохочут истребители, где изначально жили авиаконструкторы и заводчане,  и где, как ни здесь, мог возникнуть сквер Авиаторов. Однако, если пройти все шесть километров этого, как ни странно, старинного проспекта, окажется, что он весьма разнообразен. Рассказом о проспекте Дзержинского VN.ru начинает серию прогулок по новосибирским улицам.
Во все тяжкие пускаются жители Новосибирска, пытаясь заработать во время пандемии. Самые раскрепощенные освоили сервис по продаже пикантных фотографий в соцсети для взрослых OnlyFans. Популярность этого ресурса в Сибири невысока, но желающих сорвать куш предостаточно. Насколько в эру интернета велик спрос на такой контент? Мы задали этот вопрос вебкам-моделям.
Подписка на газету Советская Сибирь на 2021 год