Главное для зеленого транспорта - аккумуляторы!
Для массового перехода от бензиновых и дизельных двигателей к электродвигателям, устанавливаемым на автомобилях и автобусах, необходимо снизить себестоимость изготовления литий-ионных аккумуляторов. Сделать это можно, заменив дорогостоящий и дефицитный катодный материал на основе кобальта на другой, более дешёвый. Задача непростая, если учесть, что новый материал должен как минимум сохранить характеристики тяговых аккумуляторов – высокую ёмкость и хорошую циклируемость. Над её решением работают в Санкт-Петербургском государственном политехническом университете.
«Четыре года назад при участии китайской компании по производству литий-ионных аккумуляторов TSE Technology Co., Ltd. (г. Вэйхай) мы создали в Политехническом университете совместную научно-исследовательскую лабораторию «Функциональные материалы». Выбор на TSE пал потому, что эта компания производит литий-ионные аккумуляторы по полному технологическому циклу, начиная с получения исходных материалов до сборки аккумуляторов, а главное – у неё есть свой научно-исследовательский институт по разработке перспективных материалов для литий-ионных аккумуляторов. К слову, по этому направлению директор компании TSE Ван Циншэн будет защищать 2 октября в нашем университете кандидатскую диссертацию», – рассказал директор Института металлургии, машиностроения и транспорта СПбПУ, доктор технических наук, профессор Анатолий Попович.
Сотрудники российско-китайской научно-исследовательской лаборатории «Функциональные материалы» (слева направо): аспиранты Е.В. Борисов и А.С. Веревкин, ведущий научный сотрудник, кандидат технических наук М.Ю. Максимов, аспирант П.А. Новиков, руководитель лаборатории профессор, доктор технических наук А.А. Попович, ведущие инженеры Н.Г. Разумов и А.О. Силин, студент 5-ого курса И.А. Полозов, ведущий научный сотрудник, кандидат технических наук В.Ш. Суфияров
Проекты российско-китайской лаборатории не раз получали гранты на исследования по федеральным целевым программам Минобрнауки России. Новый проект «Разработка технологических основ создания перспективных наноматериалов для литий-ионных полимерных аккумуляторов повышенной эффективности», которым руководит Анатолий Попович, выполняется при поддержке ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы».
«В настоящее время наиболее известные катодные материалы – это шпинели на базе никеля, кобальта и марганца в пропорции 1:3.
Наша задача – разработать новый высокотехнологический продукт, композитный катодный материал для тяговых аккумуляторов на базе силикатов.
В российско-китайской лаборатории мы уже определили, какой тип катодного материала наиболее перспективный – в нём должен присутствовать кремний, – поведал руководитель проекта. – На средства предыдущих грантов протестировали систему Li2O-SiO2, а теперь занимаемся отработкой достаточно сложной технологии».
Она состоит из шести этапов, и по каждому из них отрабатываются методики. Первая методика – получение аморфного сплава на базе Li2SiO3. Вторая – методика кристаллизации этого сплава. Третья методика – допирование, то есть введение оксида в сплав. Четвёртая – методика механохимического синтеза. Пятая – методика получения нанокомпозиционного материала Li2Fe1-хMnхSiO4 + углерод. И наконец – методика тестирования по результатам испытаний. В совокупности эти методики составляют способ получения нового материала, который в дальнейшем будет запатентован.
Установка атомно-слоевого осаждения российско-китайской научно-исследовательской лаборатории «Функциональные материалы»
Лабораторные испытания образцов нового материала в Политехническом университете уже начались. Ведутся они в основном на импортном оборудовании. «Не так давно мы приобрели в Финляндии уникальную установку Picosun для нанесения покрытий по технологии ALD. На ней осваиваем прорывное направление – защиту катодных порошковых материалов от окисления. Кстати, родоначальниками идеологии этого метода нанесения покрытий были российские учёные из СПбГУ», – пояснил Анатолий Попович.
Зарядно-разрядный стенд для исследования электрохимических свойств аккумуляторов
Часть более крупных, производственных, испытаний, согласно тому же контракту, будет проводиться в Китае, на мощностях компании-партнёра. «Замечу, что мы защитили некоторые наши технологические решения патентами Российской Федерации», – уточнил руководитель проекта.
Результатом – конечным технологическим продуктом научно-исследовательских работ по проекту – станет аккумулятор лабораторного образца в виде «таблетки» с диаметром 20 миллиметров.
Дальнейшие планы российско-китайской лаборатории – составление технического задания на опытно-конструкторские работы и начало изготовления промышленных образцов аккумуляторов нового типа. Спрос на них есть и в России, и в Китае. Там уже перевозят людей на автобусах с аккумуляторами на расстояние в 450 километров. Но вес аккумулятора составляет около 1,5 тонн, да и цена его запредельная. Правда, в КНР часть затрат на производство таких автобусов компенсирует государство.
В Санкт-Петербурге, где много памятников архитектуры, также заинтересованы в экологически чистом транспорте. Предложение политехников – поставить в троллейбусах литий-ионные аккумуляторы и заменить автобусные маршруты в центре города, где нет троллейбусных линий на этот вид транспорта.
«Наш партнёр – компания TSE усилит потенциал лаборатории в части коммерциализации разработок, – сказал Анатолий Попович. – А последующее промышленное производство литий-ионных аккумуляторов большой удельной ёмкости повысит долю экологичных транспортных средств в обеих странах».
Проект поддержан ФЦП «Исследования и разработки 2014–2020».
Источник strf.ru
аккумуляторы
08.10.2014, 2374 просмотра.
