Петербургские ученые создали безопасный аналог литий-ионных батарей

Петербургские ученые разработали новую технологию производства аккумуляторов, у которых не будет недостатков литий-ионных батарей

Петербургские ученые разработали новую технологию производства аккумуляторов, у которых не будет недостатков литий-ионных батарей. Новые источники энергии экологичны, не взрываются ни при каких нагрузках, заряжаются за одну минуту и не теряют емкость после 10 тысяч циклов подзарядки. Об этом сообщил ТАСС один из разработчиков Александр Атращенко, советник проректора по научной работе Университета ИТМО.

"Мы создали новый электродный материал с рекордными характеристиками по энергетической емкости, а также заменили активный металл - литий - на твердый электролит. Это позволило увеличить скорость зарядки нового суперконденсатора (накопителя энергии аккумулятора) до одной минуты, количество циклов зарядки-разрядки без потери его емкости - до более 10 тысяч циклов и обеспечить безопасность при эксплуатации и утилизации", - рассказал он.

Директор Института телекоммуникаций Сергей Присяжнюк сказал, что поиск нового материала для суперконденсаторов - это "очень актуальная научная задача". "Ее пытались решить ученые Физико-технического института им. А. Ф. Йоффе и их американские коллеги, исследуя свойства нанотрубок, но пока создать аккумулятор эффективнее литий-ионной батареи ни у одной из групп не получилось", - сказал он, выразив надежду на то, что новая попытка будет успешной.

Зачем заменять литий

По словам Атращенко, активность лития ведет к тому, что аккумулятор от мобильного телефона, выброшенный вместе с бытовым мусором и попавший на свалку, загрязняет до 15 кубометров грунта. Кроме того, производство литий-ионных батарей достигло предельных технических решений. "Это означает, что еще сильнее уменьшить занимаемый аккумулятором объем при сохранении параметров работы устройства уже не получается", - пояснил Атращенко.

Он проиллюстрировал этот тезис опытом компании Samsung, вынужденной отозвать серию телефонов, так как уменьшение толщины аккумуляторов снизило их конструкционную прочность и "аккумуляторы начали разрушаться при небольшой ударной нагрузке, например при падении".

Литий-ионные батареи, как показывают и лабораторные, и натурные испытания, уже после 1 тысяч циклов зарядки сохраняют лишь 70% своей исходной мощности, и это сдерживает развитие многих технических устройств, где используются аккумуляторы, - элетротранспорта, беспилотников. Кроме того, литий-ионные батареи хорошо работают только в ограниченном диапазоне температур. "При минус 10 градусах Цельсия начинают быстро разряжаться (оптимальная температура работы - 20 градусов), а при минус 50, как в Якутии, не работают вовсе", - сказал собеседник агентства.

Физика вместо химии

"В нашей разработке химический процесс при отдаче энергии отсутствует, так как это суперконденсатор. И это исключает "капризы" устройства при ударных и температурных нагрузках", - заметил Атращенко. Он рассказал, что на базе Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе РАН разработчики провели серию испытаний.

Результаты показали, что аккумулятор, созданный на основе новой технологии, выдерживает более 10 тысяч циклов зарядки-разрядки без потери емкости, работает при температурах от 50 до минус 50 градусов, выдерживает электрический ток в 20 раз больше эксплуатационного и не взрывается, и не горит при разрушении. "Электродный материал в основе имеет углерод, поэтому он безопасен для окружающей среды", - сказал разработчик.

Над чем предстоит поработать

Однако прямо сейчас обрушить рынок литий-ионных батарей петербургские ученые не смогут. Они еще не достигли большей емкости суперконденсатора, чем у литий-ионных батарей. "Мы достигли показателя емкости аккумулятора в 140-170 Вт*ч/кг, а у лучших литий-ионных батарей она достигает 250 Вт*ч/кг. Чтобы достичь и чуть превысить этот предел, нам нужно еще минимум полгода работы", - пояснил Атращенко.

Присяжнюк отметил, что важен вопрос стоимости материалов, способность длительно удерживать заряд. "Особенно важны для производителей беспилотных летательных аппаратов, да и всех устройств, работающих на аккумуляторах, массо-габаритные характеристики. Для беспилотников - это узкое место", - отметил Присяжнюк. Возглавляемый им институт совместно с Университетом ИТМО готовится развернуть производство беспилотных летательных аппаратов в наукограде Иннополис (город-спутник Петербурга Южный).

До полного завершения разработки технологии необходимо создать опытное производство.

"Мы не стремимся воплотить свою разработку в строительство завода. Мы хотим стать держателями технологии и продать ее либо многим компаниям, либо какой-то одной с полным выкупом интеллектуальной собственности. Затем на полученные деньги, а они во втором варианте будут на порядок больше, планируем начать разработку новой технологии в другой области", - поделился планами разработчик, уточнив, что в создание опытного производства необходимо будет вложить от $2,5 млн до $5 млн.

Главным преимуществом технологии Атращенко считает минимум изменений, которые должны будут внести в свои технологические линии потенциальные покупатели технологии. "Капитальные затраты всегда отталкивают заводы при решении вопроса о смене технологий производства, так как покупка нового оборудования, запуск и настройка - это огромные деньги. В нашем случае заменить придется намного меньше обычного", - пояснил он.

Заинтересованность промышленности

"Сейчас мы устанавливаем связи с промышленным партнером - "ЕвроСибЭнерго", который заинтересован в использовании технологии несколько под другим углом - в нивелировании импульсных колебаний в электросетях, а также планируем довести технологию до вида, удобного для приобретения крупным производством", - добавил Атращенко. Среди потенциальных интересантов он привел компанию Tesla, производящую электромобили или Apple. "Эти компании не раз публично заявляли, что ищут и готовы купить новые технологии. А нам есть что им предложить", - сказал он.

Руководитель департамента научно-технической деятельности АО "ЕвроСибЭнерго" Анна Коротченкова сообщила ТАСС что "для "ЕвроСибЭнерго" суперконденсатор представляет потенциальный интерес для использования сразу в нескольких направлениях: для стабилизации импульсных колебаний в электросетях, как накопитель энергии, вырабатываемой солнечными панелями и ветрогенераторами, а также в качестве высокоэффективной быстрозарядной батареи электромобиля".

"ЕвроСибЭнерго" - крупнейшая частная российская энергетическая компания, включающая в себя предприятия, осуществляющие полный цикл производства - от добычи ресурсов и генерации энергии до ее передачи и распределения потребителям. "Компания активно инвестирует в модернизацию производства и новые разработки, направленные не только на увеличение производительности и надежности энергоснабжения, но и на развитие альтернативных источников энергии, преобразователей и накопителей", - сказала Коротченкова.

История проекта

Поиск новой технологии создания аккумуляторов для мобильных телефонов, беспилотников, электротранспорта идет уже полтора десятка лет. Два года назад за это взялись коллеги Атращенко и он сам. "Вначале мы вкладывали в исследования свои деньги, затем получили средства "Фонда содействия инновациям" - 2 млн руб. Сейчас находимся в активной фазе поиска венчурных инвестиций в размере до $500 тысяч.

Разработчики также прошли через крупнейший стартап-акселератор России и Восточной Европы GenerationS, с помощью которого уточнили свою ориентацию на рынке.

"Мы стремимся развиваться на рынках будущего, хотим торговать не железом, а технологиями. В России это еще мало кто делает, на Западе эти инструменты используются активнее. Однако Национальная технологическая инициатива (НТИ) нацеливает нас именно на это", - сказал Атращенко, уточнив, что разработка технологии полностью подходит под дорожную карту ЭнерджиНет НТИ.

Стартап-акселераторы GenerationS проводятся с 2013 года АО "Российская венчурная компания". Индустриальными партнерами GenerationS ежегодно становятся более 20 российских корпораций, в интересах которых проводится отбор и акселерация стартапов. В 2016 году на участие в GenerationS подано 4237 заявок из 30 стран мира. Призовой фонд GenerationS-2016 составит 15 млн руб., общая стоимость призов от партнеров превысит 100 млн руб. опубликовано econet.ru 

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet